Brevet FR2597951A1 — publié le 19871030

La présente invention se rapporte à une soupape de type perfectionné, utilisable en particulier sur des compresseurs d'air, mais également sur tout dispositif de pompage. Cette soupape peut être utilisée de façon appropriée à la fois, en tant que soupape de refoulement ou d'admission. Comme on le sait, les soupapes du type indiqué ci-dessus sont supportées par une plaque de fermeture appropriée d'un cylindre dans lequel un piston est animé d'un mouvement de va-et-vient. Ces soupapes permettent le passage d'un fluide à travers les orifices ménagés dans la plaque, à l'intérieur et hors du cylindre suivant que la soupape proprement dite est une soupape de refoulement ou d'admission. Les soupapes disponibles couramment dans le commerce comportent une lame fixée au centre ou à l'une des extrémités de la plaque. Ces soupapes travaillent selon le principe de fiexibiité de la lame qui, en fonction de la course du piston, ouvre et ferme alternativement les orifices pour le passage du 20 fluide. Les soupapes disponibles couramment dans le commerce, présentent de sérieux inconvénients dans la mesure, o en cours d'utilisation, elles font un bruit important et entraînent des températures élevées. Le 25 bruit est dû au fait que les lames vibrent, étant donné la hauteur à laquelle elles doivent se soulever, ce qui les entraîne à frapper en continu la plaque et une butée d'extrémité appropriée ménagée pour limiter le mouvement de soulèvement. Dans certains cas, un phénomène de résonance peut également se produire. Afin de surmonter ce désavantage, certains fabricants ne prévoient pas de butée d'extrémité pour le mouvement de soulèvement, mais néanmoins, bien que la lame ne frappe plus à l'extrémité de son mouvement de soulèvement, elle continue à buter au cours de la fermeture. La température élevée provient du frottement élevé qui se produit au cours du passage du fluide qui donne lieu à un écoulement turbulent, étant donné les orifices d'écoulement. Pour remédier à cet inconvénient, certains fabricants ménagent une pluralité d'orifices d'écoulement de manière à augmenter la section transversale d'écoulement et également prévoit l'installation de plusieurs soupapes. Pour supporter davantage de soupapes, la plaque doit avoir un diamètre 10 - plus grand, et donc il est nécessaire d'augmenter l'orifice et par conséquent pour obtenir la même capacité, il est en même temps nécessaire de réduire la course. Ceci n'a pas d'autres effets que d'augmenter le coût de fabrication global étant donné la plus grande quantité de 0 charge exercée sur la plaque et le plus grand nombre d'éléments utilisés. Dans tous les cas, les soupapes disponibles couramment, sent pour les raisons exposées cidessus, soumises à une usure considérable et par conséquent, à une courte durée de vie. Ceci entraîne une augmentation des coûts étant donné qu'il est nécessaire très souvent d'arrêter le fonctionnement du cycle des dispositifs dans lequel ces soupapes sont installées pour les remplacer. L'objet de la présente invention consiste à 25 fournir une soupape d'un type perfectionné, en particulier pour des compresseurs d'air, qui ne présenteront pas les inconvénients ci-dessus. Conformément à la présente invention, on -0 0 fournit une soupape d'un type perfectionné, en particulier pour des compresseurs d'air, caractérisée en ce qu'elle comprend une lame dans laquelle sont ménagées deux première fentes sensiblement en U qui la traversent,tournées l'une vers l'autre et qui définissent une partie centrale située entre lesdites premières fentes, deux parties intermédiaires situées sur les côtés de ladite partie centrale et constituées par une languette respective fixée à une plaque de fermeture de support de la soupape d'un cylindre dans lequel un piston se déplace, et une partie périphérique, au moins ladite partie périphérique étant 5 susceptible de se déplacer alternativement sous l'action dudit piston, entre une position de fermeture des orifices ménagés dans ladite plaque et une position d'ouverture dans laquelle s'effectue l'écoulement de fluide à travers lesdits orifices. Pour permettre une meilleure compréhension de la présente invention, une forme de réalisation préférée est maintenant décrite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - Fig. 1 est une vue en plan d'une soupape 15 réalisée conformément aux principes de la présente invention; - Fig. 2 est une vue en plan d'une plaque qui supporte la soupape de la Fig. i; - Fig. 3 est une vue partielle, vue en dessous 20 et regardant vers le haut de la plaque de la Fig. 2; et - Fig. 4 et 5 sont des vues en coupe partielle de la soupape de la Fig. 1 dans deux stades de fonctionnement différents. Tel que représentée sur les dessins annexés, 25 une soupape désignée dans son ensemble par la référence 1 est montée dans un compresseur d'air dont on a représenté schématiquement un cylindre 2 fermé par une plaque de support de soupape 3 et dans lequel un piston 4 est animé d'un mouvement de va-et-vient. La soupape 1 illustrée ici est une soupape de refoulement, mais ceci ne constitue pas une limitation à la présente invention dans la mesure o la soupape 1 peut également être utilisée en temps que soupape d'admission. En référence à la Fig. 1, la soupape 1 est 35 constituée par une lame de préférence métallique, dans laquelle sont ménagées deux fentes transversales en forme de U 5, situées en regard l'une de l'autre. Les fentes 5 définissent dans la lame une partie centrale 6 située entre les deux fentes 5, deux parties intermédiaires s situées sur les c6tés de la partie centrale 6 et respectivement constituée par une languette 7 et une partie périphérique 8. En particulier, les languettes 7 sont rel iées entre elles par la partie centrale 6 et présentent à leurs extrémités libres un trou de passage 10 respectif 11. On notera que la lame est symétrique par rapport aux deux axes perpendiculaires dont l'un est l'axe longitudinal des languettes 7. Comme cela est représenté aux Fig. 2 à 5, la soupape 1 est montée sur la face extérieure de la plaque 15 3. En particulier, dans cette dernière sont ménagées deux trous borgnes filetés 12 dans lesquels est vissée une vis correspondante 13 après avoir traversé l'un des trous correspondants l1 de la lame. Entre la tête de ia vis 13 et le bord du trou correspondant 11 est monté un ressort 14. 20 Dans la plaque 3 est ménagé un trou transversal 15 qui est situé en regard de la partie centrale 6 et deux fentes transversales 16 en forme de U, situées en regard l'une de l'autre et en correspondance avec la périphérie réduite de la soupape 1. En particulier, les fentes 16 ont les mêmes 25 axes de symétrie que les fentes 5,qui sont également l'axe longitudinal des languettes 7. Le trou 15 et les fentes 16 constituent des orifices de passage de fluide de l'intérieur vers l'extérieur du cylindre 2. Ce fluide pénètre dans le cylindre 2 par la soupape d'admission non 30 représentée, également supportée par la plaque 3. Cette soupape d'admission peut avoir une forme identique à la soupape 1. Le fonctionnement de la soupape 1 s'effectue comme suit: En particulier, durant la course d'admission représentée à la Fig. 4, la soupape 1 ferme le trou 15 et les tentes 16, de telle sorte que le fluide s'écoule dans ce trou à partir de l'extérieur vers l'intérieur du cylindre 2 à travers ladite soupape d'aspiration. Durant la course de compression représentée à la Fig. 5, le fluide sous pression déforme la soupape 1 en assurant l'ouverture de l'orifice 15 et des fentes 16 et permet par conséquent le passage du fluide à travers celles-ci. Comme cela est représenté à la Fig. 5 par des flèches correspondantes,le fluide à partir 10 de l'orifice 15 et des fentes 16 passe tout autour du bord des parties périphériques 8 et vers le haut, à travers les fentes 5. On notera qu'étant donné la forme de la soupape 1 et la manière dont elle est fixée à la plaque 3, la partie centrale 6 et la partie périphérique 8 se soulèvent pratiquement parallèlement à la plaque 3. Seules les languettes 7 se déforment pour permettre à la partie centrale 6 de se soulever étant donné qu'elles sont fixées à la plaque 3 par les vis 13. Les ressorts 14 constituent les éléments de friction respectifs dans la mesure o ils 20 permettent le mouvement de retour de la sou.pape 1 et de freiner sa déformation. D'après ce que l'on a décrit ci-desssus, les avantages obtenus par la forme de réalisation de la présente invention sont évidents. En particulier, l'utilisation de la soupape 1 permet d'obtenir une large section transversale d'écoulement (orifices 15 et fentes 16). La large section transversale d'écoulement permet au courant de suivre un écoulement plus laminaire et de réduire par suite le 30 frottement et par conséquent, la température. De plus, étant donné ce que l'on a décrit cidessus, la course de la soupape 1 peut être réduite et donc le bruit peut être diminué, le ressort 14 y contribuant. Par rapport aux solutions couramment utilisées, la solution décrite dans la présente 35 demande permet de réduire le coût global de fabrication dans la mesure o l'usinage de la plaque 3 est simple et o le nombre d'éléments utilisés est réduit. Finalement, on notera que l'usure à laquelle la soupape 1 est soumise est considérablement réduite, ce qui augmente par conséquent la durée de vie et réduit parallèlement les coots d'entretien et de rechange. Enfin, il est clair que la soupape 1 décrite et représentée ici peut présenter des modifications et des variantes sans sortir du cadre de la présente invention. En particulier, la plaque 3 pourrait être munie d'orifices supplémentaires 15 et/ou pourrait présenter des fentes concentriques supplémentaires 16. De plus, à la place des fentes en forme de U 16 ménagées dans la plaque 3, on pourrait prévoir au moins deux fentes continues qui présenteraient ensemble une forme en U. La soupape i pourrait enfin, être constituée par une lame de matériaux composites tels que par exemple, en fibre de carbone. REVENDICATIONS 1. Une soupape de type perfectionné, en particulier pour compresseur d'air, caractérisée en ce qu'elle comprend une lame dans laquelle sont ménagées deux 5 premières fentes, essentiellement en forme de U (5) situées en regard l'une de l'autre, qui définissent une partie centrale (6) située entre lesdites premières fentes (5), deux parties intermédiaires situées sur les côtés de ladite partie centrale (6) et constituées par une g0 languette respective (7) fixée à une plaque de support de la soupape (3) fermant un cylindre (2) dans lequel un piston (4) est animé d'un mouvement de va-et-vient et une partie périphérique (8) ; au moins lesdites parties périphériques (8) étant susceptibles de se déplacer suivant un mouvement de va-et-vient sous l'action dudit piston (4) entre une position de fermeture fermant les orifices (15 et 16) ménagés dans ladite plaque (3) et une position d'ouverture dans lequel s'effectue l'ecoulement du fluide à travers lesdits orifices (15 et 16). 2. Une soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite lame est symétrique par rapport aux deux axes perpendiculaires dont l'un est l'axe longitudinal de ladite languette (7). 3. Une soupape selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que lesdites languettes (7) sont fixées sur ladite plaque (3) à leurs extrémités libres. 4. Une soupape selon la revendications 3, caractérisée en ce que lesdites languettes (7) présentent 30 à leurs extrémités un premier trou de passage respectif (11) traversé par une vis respective (13) qui s'engage dans un second trou fileté (12) ménagé dans ladite plaque (3); un ressort (14) étant monté entre la tête de ladite vis (13) et le bord dudit premier trou (11). 5. Une soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits orifices comportent au moins un troisième trou transversal (15) ménagé dans ladite plaque (3) en correspondance avec laditepartie centrale (6) de ladite lame et au moins deux 5 fentes transversale (16) ménagées en correspondance avec ladite partie périphérique (8). 6. Une soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdites secondes fentes (16) sont en forme de U et tournées l'une vers l'autre; lesdites secondes fentes (16) ayant le même axe de symétrie que lesdites premières fentes (5). 7. Une soupape selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est supportée par la face extérieure de ladite plaque (3) et est susceptible donc de permettre le refoulement du fluide. 8. Une soupape selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite lame est métallique. 9. Une soupape selon l'une des O revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ladite lame est réalisée en un matériau composite tel que par exemple en fibre de carbone. 10. Un compresseur du type comprenant un cylindre (2) dans lequel un piston (4) est animé d'un mouvement de va-et-vient, fermé par une plaque de support de soupape (3), caractérisé en ce que ladite plaque (3) est munie d'au moins une soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.