Brevet FR2589526A1 — publié le 19870507

L'invention se rapporte à un ensemble de soupapes pour compresseur à piston, comportant une soupape d'aspiration et une soupape de refoulement qui sont mutuellement concentriques et sont constituées par deux plaquessièges superposées et munies de canaux de passage, lesquels sont commandés par une plaque d'obturation constituée d'anneaux concentriques, entre lesquels se trouvent des fentes formées par évidement, et commandée sans frottement par des organes de rappel flexibles. On connaît déjà plusieurs réalisations d'ensembles de soupapes concentriques de ce genre. Ils conviennent notamment aux petits et moyens compresseurs à piston et sont diposés à l'extrémité du cylindre, et sont insérés entre celle-ci et la culasse du compresseur. Du point de vue fonctionnel, ces soupapes concentriques autorisent un écoulement quasiment uniforme du fluide commandé, sans déviation importante dans la chambre du cylindre, puisque la soupape d'aspiration et la soupape de refoulement sont toutes les deux agencées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du cylindre. Par contre, des difficultés de réalisation peuvent apparaître s'il faut une commande sans frottement des plaques d'obturation des deux soupapes car, les bras de rappel flexibles qui sont alors nécessaires occupent une place supplémentaire et rétrécissent la section du passage par la soupape. La section droite de montage est limitée, dans ce type de soupape, par la dimension de l'alésage du compresseur. Par la demande de brevet allemand DE-AS 18 12 580, figure 2, on connaît un ensemble avec soupapes agencées concentriquement l'une à l'autre, dans lequel les plaques d'obturation de la soupape d'aspiration située en position intérieure et de la soupape de refoulement agencée concentriquement autour de la soupape d'aspiration sont commandées sans frottement par des organes de rappel flexibles qui sont formés concentriquement à l'extérieur de la plaque d'obturation concernée, sous forme de rattachement à celle-ci. Ces organes de rappel flexibles ayant un tracé en arc de cercle sont formés à partir d'un anneau concentrique, par découpage de celui-ci. Les extrémités libres des organes de rappel sont rattachées & l'aide de broches qui les traversent et qui sont fixées dans les plaques-sièges. Les organes de rappel exigent alors un espace supplémentaire, au détriment de la section d'écoulement et, de plus, la fiabilité du serrage et du maintien des plaques d'obturation nécessite l'adoption de dispositions relativement compliquées. Il faut pratiquement, pour chaque extrémité d'organe de rappel, prévoir une broche propre à cette extrémité et fixer cette broche entre les plaques-sièges. En outre, des cales élastiques sont nécessaires pour obtenir un serrage suffisamment uniforme, capable de résister aux vibrations. Par le brevet américain US-P 1 633 772, on connaît un autre ensemble de soupapes, avec soupape d'aspiration et soupape de refoulement, constitué de deux plaques-sièges et d'une plaque d'obturation commune. Cette plaque d'obturation présente une âme radiale continue qui est enserrée de manière étanche entre les deux plaques-sièges. La section transversale de montage de la soupape est ainsi subdivisée en deux moitiés, la première moitié comportant la soupape d'aspiration et l'autre moitié la soupape de refoulement. Il en résulte que les propriétés avantageuses que les soupapes agencées concentriquement présentent du point de vue de l'écoulement sont perdues. Du point de vue de la conception et de la réalisation, les deux moitiés des plaques-sièges doivent être dotées de configurations différentes, -et il -est notamment impossible de prévoir des canaux de passage s'étendant sur tout le pourtour de la soupape, sur un cercle complet. De plus, cette configuration n'autorise pas une utilisation optimale de la section de soupape disponible. Les deux soupapes ne peuvent être réalisées que sous forme de soupapes à lamelle ou à clapet, et non sous forme de soupapes annulaires, de sorte que cette exécution ne convient pratiquement que pour de petites soupapes et des compresseurs simples. L'invention a pour but de perfectionner les ensembles de soupapes combinées connus dans l'art antérieur, dotés de soupapes agencées concentriquement et d'une commande sans frottement des plaques d'obturation, de façon que le nombre des composants soit réduit, que la commande des plaques d'obturation lors de la levée de la soupape soit simplifiée, et que la section droite de l'ensemble de soupapes, utilisable pour l'écoulement, soit agrandie. Avec un ensemble de soupapes du type indique au début, l'invention atteint ce but par le fait que, pour les deux soupapes, il est prévu, d'une manière connue en soi, une plaque d'obturation commune, par le fait que, dans la région de la transition de la soupape d'aspiration à la soupape de refoulement, la plaque d'obturation est enserrée, par l'un de ses anneaux, entre les deux plaques-sièges et est rendue étanche à l'endroit du serrage, et par le fait que les organes de rappel flexibles sont rattachés à l'anneau enserré de la plaque d'obturation et s'étendent, depuis cet anneau, radialement vers l'intérieur et radialement vers l'extérieur, à chaque fois jusqu'à un anneau fermé appartenant à cette plaque. Dans cette forme de réalisation, les deux soupapes peuvent être réalisées sous forme de soupapes annulaires ayant les propriétés avantageuses inhérentes à celles-ci, sans qu'il y ait besoin de plaques d'obturation séparées pour la soupape d'aspiration et la soupape de refoulement. Par rapport aux exécutions connues, les plaques-sièges peuvent rester quasiment inchangées. Une plaque d'obturation commune est simplement insérée de façon étanche entre les deux plaques-sièges. Concurremment au serrage de la plaque d'obturation, les organes de rappel des deux soupapes, et par conséquent aussi les anneaux de la plaque qui masquent les cannaux de passage, sont immobilisés fiablement dans l'ensemble de soupapes, de sorte qu'une commande sans frottement est assurée sans que des dispositions particulières soient nécessaires pour le serrage des organes de rappel. L'ensemble de soupapes selon l'invention se distingue donc aussi par le petit nombre de ses composants et par sa grande simplicité. Diverses autres formes de réalisation sont possibles dans le cadre de l'invention. Au moins un organe de rappel flexible de la plaque d'obturation commune peut être agencé sur un canal de passage d'une plaque-siège et commander ce canal. Cette disposition connue en soi est particulièrement avantageuse dans le cas d'un ensemble de soupapes ayant une configuration selon l'invention, puisque les organes A de rappel flexibles se trouvent non pas sur l'axe de la soupape, mais ra-dialement plus loin - à l'extérieur, là o des canaux de passage relativement longs sont possibles, de sorte que la configuraticn prévue par l'invention conduit à un agrandissement nctable de la section de passage de la soupape. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un organe de rappel flexible de la plaque d'obturation commune peut être moins large que les anneaux fermés de celle-ci. Cette disposition sert également à assurer une section de passage aussi grande que possible, puisque les organes de rappel plus étroits occupent une partie plus restreinte de la section transversale de montage, de sorte qu'une plus grande partie de celle-ci peut être utilisée pour l'écoulement. Afin d'accroître la flexibilité des organes de rappel, il est également possible de les amincir par meulage, donc de leur conférer une épaisseur moindre que celle de la plaque d'obturation proprement dite. L'utilisation de la section transversale de montage pour l'écoulement peut encore être accrue, selon l'invention, si au moins l'une des fentes de la plaque d'obturation, succédant à un organe de rappel, est réalisée sous la forme d'une découpe étroite. Cette disposition est applicable dans tous les cas o aucune fente plus large n'est nécessaire sur les côtés de l'organe de rappel, pour l'écoulement de fluide commandé par la soupape. La place qui, dans la section droite, est nécessaire pour l'organe de rappel est alors réduite de la largeur de fente économisée, et la surface gagnée peut être utilisée pour l'écoulement. Les découpes étroites peuvent être réalisées par tout procédé connu, convenant pour le découpage ou le poinçonnage, notamment aussi par un procédé de découpage par fusion, par exemple au moyen d'un chalumeau de découpage fonctionnant au gaz ou d'un arc électrique, ou encore à l'aide d'une technique moderne au laser. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé dont les figures représentent - la figure 1, una coupe médiane axiale d'un ensemble de soupapes; et - la figure 2, une vue en plan de la plaque d'obturation. L'ensemble de soupapes représenté est constitué de deux plaques- sièges, 1 et 2 qui sont agencées l'une au-dessus de l'autre et sont assemblées l'une à l'autre à l'aide d'une vis médiane 3. Dans la région d'un moyeu 4 de la plaque-siège 1, prévu autour de la vis médiane 3, et dans la région du bord 5, les deux plaques-sièges 1 et 2 sont appliquées directement l'une sur l'autre. Toutefois, dans ces régions, des anneaux de calage, ou des joints d'étanchéité, pourraient être intercalés entre les deux plaques-sièges 1, 2. Des canaux de passage 6 et des canaux de sortie 7 sont prévus dans chacune des deux plaques-sièges 1, 2. Les canaux de passage 6 dans la plaque-siège 1, qui est la plaque supérieure en considérant la figure 1, partent d'une chambre d'aspiration 8 et forment les canaux d'aspiration de la soupape d'aspiration agencée au centre de l'ensemble de soupapes. Par contre, les canaux de sortie 7 de la plaque-siège 1 débouchent dans une chambre de pression 9, de forme annulaire, qui entoure concentriquement la chambre d'aspiration 8. Entre la chambre d'aspiration 8 et la chambre de pression 9, il y a une cloison séparatrice, représentée en trait mixte sur la figure 1 et repérée par la référence 10. Extérieurement, la chambre de pression 9 est délimitée par une paroi de fermeture 11, également représentée en trait mixte. La cloison séparatrice 10 et la paroi de fermeture 11 sont appliquées, avec intercalement de Joints d'étanchéité, sur la plaque-siège supérieure 1. Les canaux de passage 6 et les canaux de sortie 7 de la la plaque-siège 2 inférieure ("inférieure" en considérant la figure 1) partent de la chambre de cylindre du compresseur non représenté, --u débouchent dans celle-ci. Les canaux de passage 6, aussi bien ceux de la soupape d'aspiration occupant une position inférieure que ceux de la soupape de refoulement occupant une position extérieure, sont commandés par une plaque d'obturation commune, 12. Celle-ci est représentée, vue en plan, sur la figure 2. Elle est constituée de plusieurs anneaux concentriques entre lesquels des fentes sont formées par évidement. Au centre de la plaque d'obturation 12, on a prévu un anneau fermé 13S auquel se raccorde un organe de rappel 14 à un seul bras, qui est concentrique à cet anneau et qui est rattaché à un autre anneau fermé 15 lui succédant vers l'extérieur et appartenant à la plaque. De cet anneau 15 partent, radialement vers l'extérieur, deux organes de rappel 16 qui, là encore, se terminent dans un anneau fermé 17 que comporte la plaque. Entre les anneaux 13, 15, 17 et les organes de rappel 14, 16, il y a des fentes 18 par lesquelles le fluide commandé peut s'écouler. La fente bordant un côté de l'organe de rappel 16 est réalisée sous la forme d'une incision étroite 19. Comme on peut le voir sur la figure 1, la plaque d'obturation 12, prévue pour être commune aux deux soupapes, est serrée, par son anneau , entre les deux plaques-sièges 1 et 2, dans la région de la transition de la soupape d'aspiration à la soupape de refoulement, et est en condition d'étanchéité à l'endroit du serrage 20. Les organes de rappel flexibles 14 et 16 partent, radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur, de cet anneau enserré 15 et constituent une commande sans frottement pour les anneaux complets 13 et 17 se rattachant à leurs extrémités. Des évidements annulaires 21 et 22 dans les plaques-sièges 1 et 2 autorisent le mouvement de levée des parties mobiles de la plaque d'obturation 12. Dans le cadre de l'invention, l'ensemble de soupapes peut différer de l'exemple de réalisation représenté. La plaque d'obturation 12 représentée sur la figure 2 peut aussi comporter, de chaque côté de l'anneau enserré 15 de la plaque, plusieurs anneaux fermés 13, 17 aménagés dans la plaque. Les organes de rappel 14, 16 peuvent être agencés par-dessus des canaux de passage 6 des plaques-sièges 1 et 2, et commander ces canaux. Toutefois, ils peuvent aussi être plus minces que les anneaux fermés, comme l'organe de rappel 16 sur la figure 2. Si l'ensemble de soupapes est monté dans un compresseur, par exemple entre le cylindre et la culasse, de manière que les deux plaques-sièges 1 et 2 soient inamoviblement appuyées l'une sur l'autre, la vis médiane 3 peut alors être omise. L'anneau 13 le plus à l'intérieur de la plaque d'obturation 12 peut alors entourer encore plus étroitement l'axe des soupapes. Si nécessaire, des vis d'assemblage peuvent aussi être agencées entre les deux plaques-sièges 1 et 2, aux points de serrage , ces vis traversant la plaque d'obturation commune 12 dans la zone de serrage. Par exemple, il peut s'agir de tirants disposes en saillie dans la culasse, de manière connue. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS: 1. Ensemble de soupapes pour compresseur à piston, comportant une soupape d'aspiration et une soupape de refoulement qui sont mutuellement concentriques et sont constituées par deux plaques-sièges (1, 2) superposees et munies de canaux de passage (6), lesquels sont commandés par une plaque d'obturation (12) constituée d'anneaux concentriques, entre lesquels se trouvent des fentes formées par évidement, et commandée sans frottement par des organes de rappel flexibles, caractérisé en ce que, pour les deux soupapes, il est prévu, d'une manière connue en soi, une plaque d'obturation commune (12), en ce que, dans la région de la transition de la soupape d'aspiration à la soupape de refoulement, la plaque d'obturation (12) est enserrée, par l'un de ses anneaux (15), entre les deux plaques-sièges (1, 2) et est rendue étanche a l'endroit du serrage (20), et en ce que les organes de rappel flexibles (14, 16) sont rattachés à l'anneau enserré (15) de la plaque d'obturation (12) et s'étendent, depuis cet anneau, radialement vers l'intérieur et radialement vers l'extérieur, à chaque fois Jusqu'à un anneau fermé (13, 17) appartenant à cette plaque. 2. Ensemble de soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un organe de rappel flexible (14) de la plaque d'obturation commune (12) est agencé sur un canal de passage (6) d'une plaque-siège (1) et commande ce canal. 3. Ensemble de soupapes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un organe de rappel flexible (16) de la plaque d'obturation commune (12) est moins large que les anneaux fermés (13, 17) de cette plaque. 4. Ensemble de soupapes selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins l'une des fentes (18) succédant a un organe de rappel (16) est constituée par une découpe étroite (19).