Brevet FR2609752A1 — publié le 19880722

DISPOSITIF DE 'LUBRIFICATION DE PISTON La présente invention concerne un dispositif de lubrification de piston, notamment de piston de compresseur. Les compresseurs sont des appareils qui permettent de comprimer un fluide gazeux pour l'amener à une pression déterminée, variable selon l'usage qui doit être fait de ce fluide comprimé. C'est ainsi que lorsqu'un compresseur est utilisé dans des installations frigorifiques pour obtenir, par décompression, des températures très basses, la pression à atteindre peut être de plusieurs dizaines à quelques centaines de bars. L'obtention de ces pressions très élevées implique une construction soignée des compresseurs: ces derniers consistent essentiellement en une chambre de compression cylindrique dans laquelle coulisse une piston animé d'un mouvement de va-et-vient par un système de bielle-vilebrequin actionné par un moteur. La chambre de compression comporte un clapet d'admission du fluide gazeux à basse pression et un clapet de refoulement à la pression requise. Comme ces éléments - cylindre, piston, bielle et vilebrequin - sont liés entre eux et se déplacent les uns par rapport aux autres, les frottements sont importants et il est nécessaire de prévoir une lubrification. Cette lubrification est en général obtenue par une circulation naturelle ou plus ou moins forcée d'une huile contenue dans un carter englobant le vilebrequin: c'est le système dit à barbotage d'huile. Il faut éviter que l'huile de lubrification pénètre dans la chambre de compression et, à cet effet, il est prévu d'utiliser un ou plusieurs segments d'étanchéité portés par le piston et/ou le cylindre. Ces segments d'étanchéité ont deux fonctions: l'une est d'éviter le passage de l'huile de lubrification dans la chambre de compression tout en permettant la lubrification du piston, et l'autre est d'obtenir une chambre de compression aussi étanche que possible de manière à réduire au maximum les fuites du fluide gazeux comprimé et atteindre ainsi la pression requise. La demanderesse a décrit dans le brevet français n 79 29929 un compresseur dans lequel la lubrification n'est pas obtenue par un barbotage dans l'huile mais par des paliers auto-lubrifiants du type étanche, prégraissés ou à frottements secs tandis que le piston est agencé sans contact à l'intérieur du cylindre et comporte au moins un segment porteur et un segment d'étanchéité réalisés en un matériau à faible coefficient de frottement par rapport au cylindre. Un tel compresseur, dit compresseur sec, présente l'inconvénient d'avoir une durée de vie très limitée, de quelques dizaines d'heures environ. Le but de la présente invention est donc de réaliser un dispositif de lubrification de piston, notamment pour piston de compresseur, qui ne présente pas les inconvénients précités du système à barbotage d'huile ou du système à frottements secs. L'invention se rapporte donc à un dispositif de lubrification de piston, notamment pour un compresseur comportant un cylindre délimitant au moins une chambre de compression pourvue de moyens d'admission et de moyens de refoulement d'un fluide gazeux, au moins un piston mobile et lisse dans ce cylindre, et des moyens d'étanchéité permettant d'assurer l'étanchéité de la chambre de compression. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens conformés en anneau autour du piston. Ces moyens conformés en anneau sont, dans le mode de réalisation préféré, constitués d'une mèche notamment en feutre, disposée dans une gorge de cylindre. La gorge communique avec l'extérieur par un conduit prévu pour le passage de la mèche vers un réservoir de liquide lubrifiant. Afin de régler le débit du liquide lubrifiant dans la mèche, il est prévu un élément, par exemple commandé par une visj pour rétrécir plus ou moins le diamètre de la mèche. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif de lubrification réalisés selon l'invention apparaîtront avec la description qui suit d'un exemple de réalisation donné ci-après en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue en coupe d'une partie de compresseur qui montre le dispositif de lubrification de piston selon l'invention. Sur la figure unique, on n'a représenté et on ne décrira que les éléments d'un compresseur dont la description est nécessaire à la compréhension de l'invention relative à un dispositif de lubrification de piston. Ce compresseur comprend une chambre de compression 11 délimitée par un cylindre à section circulaire 12 dans lequel coulisse un piston lisse 13 animé d'un mouvement alternatif de va-et-vient par l'intermédiaire d'un embiellage 14 relié à un vilebrequin 15 actionné par un moteur non représenté. L'embiellage 14 et le vilebrequin 15 baignent dans de l'huile de lubrification contenue dans un carter 28. La chambre de compression 11 comporte un orifice d'entrée 16 du fluide gazeux à comprimer muni d'un clapet d'admission 17 et connecté, par des conduits 18, à une prise extérieure d'entrée 19 du fluide gazeux. Cette chambre comporte également un orifice de sortie du fluide gazeux comprimé, muni d'un clapet de refoulement 21 et connecté, par des conduits 22 à une prise extérieure de sortie 23 du fluide gazeux comprimé. Les différents éléments qui constituent le corps 24 et la tête 25 du cylindre 12 sont de construction classique et ne seront pas décrits de manière plus détaillée sauf en ce qui concerne les différents moyens d'étanchéité de la face interne 26 du cylindre 12. Dans la partie du cylindre qui se trouve du côté de l'embiellage du piston 13, ce cylindre comporte un segment d'étanchéité 27 qui a pour but d'assurer l'étanchéité à l'huile de lubrification du vilebrequin et de l'embiellage entre le carter 28 et la chambre de compression 11, huile qui aurait tendance à rejoindre la chambre de compression à travers l'espace annulaire entre le piston 13 et la paroi interne 26 du cylindre 12. Dans la partie du cylindre se trouvant du côté de la tête 25, le cylindre comporte deux segments d'étanchéité identiques 29 et 30 qui ont pour but d'assurer l'étanchéité de l'espace annulaire entre le piston lisse 13 et la paroi interne 26 du cylindre 12 d'une part, au fluide gazeux à haute pression contenu dans la chambre de compression 11 et, d'autre part, à l'huile de lubrification du carter 28 qui aurait pu fuir à travers le segment d'étanchéité 27. Avec de tels segments d'étanchéité 27,29 et 30, le piston lisse 13 et la paroi interne du cylindre correspondante ne sont pas lubrifiés ou du moins le sont insuffisamment. Aussi, selon la présente invention, il est proposé de disposer entre le segment d'étanchéité 27 et le segment d'étanchéité 29 des moyens de lubrification 31 de la tête du piston 13. Ces moyens 31 consistent en un matériau lubrificateur telle qu'une mèche de feutre 32 imbibée d'huile, disposé en anneau dans une gorge 33 pratiquée dans la paroi interne 26 du cylindre 12. Cette gorge 33 communique avec l'extérieur du cylindre par un conduit 34 prévu pour le passage de la mèche feutre 32 vers un réservoir d'huile 35 dans lequel se termine la mèche de feutre 32. Le réservoir 35 comporte un récipient 36 muni d'un joint d'étanchéité 50 et d'un couvercle 37 dans lequel sont aménagés différents conduits et orifices, en particulier un orifice 38 pour le passage de la mèche 32 dans le récipient 36 et qui communique avec l'extérieur par un conduit ou canal 39 qui est situé dans le prolongement du conduit 34 du cylindre 32. Sur le canal 39 peut se visser une vis 41 dont l'extrémité interne s'applique sur la mèche 32 de manière à régler le débit de l'huile dans la mèche. Le remplissage du récipient 36 est obtenu par un orifice 42 en combinaison avec un conduit 43 et un conduit 44 d'arrivée d'huile, le conduit 44 communiquant avec l'orifice 42 par l'intermédiaire d'une pièce rapportée 51 et d'une vis 45 qui est vissée dans le conduit 43 et maintient la pièce 51 contre le couvercle 37. La vis 45 est percée d'un trou axial 46 et de plusieurs trous radiaux 47 qui communiquent avec le trou axial 46. Des joints toriques 48 et 49 assurent l'étanchéité de la pièce rapportée 51 et de la vis 45. Enfin, le couvercle 37 est fixé à la paroi extérieure du cylindre 12 par l'intermédiaire du conduit 39, ce dernier se prolongeant par le conduit 34 dans le corps du cylindre 24. La lubrification du piston lisse 13 s'effectue de la façon suivante. L'extrémité de la mèche de feutre 32, qui est dans le récipient 36, s'imbibe d'huile de lubrification 52 et, par capillarité, cette huile se propage vers l'autre extrémité de la mèche qui, par l'intermédiaire de la gorge 33, entoure le piston lisse 13. De cette manière, le piston 12 et la paroi interne 26 du cylindre 12 reçoivent l'huile de lubrification suivant une quantité réglable par la vis 41, cette quantité étant juste suffisante pour assurer la lubrification sans excédent d'huile, excédent qui aurait tendance à fuir vers la chambre de compression 12 et ainsi polluer le fluide gazeux. Le récipient 36 est alimenté en huile de lubrification par le conduit 44 et la vis percée 45. Grâce à ce dispositif de lubrification selon l'invention, il est possible de contrôler la lubrification du piston en fonction des conditions de fonctionnement du compresseur aussi bien par le choix de l'huile de lubrification 52 que par le débit de cette huile et il en résulte une grande souplesse d'utilisation. Bien entendu, la mèche de feutre 32 s'use par suite du frottement sur le piston mais il est possible de la remplacer sans difficulté. Avec ce dispositif de lubrification qui vient d'être décrit, il a été possible d'obtenir une durée de vie du piston de quelques centaines d'heures dans le cas de compresseurs réalisant des compressions de quelques centaines de bars, ce qui constitue une amélioration Importante par rapport aux compresseurs de l'art antérieur. En outre, le fluide comprimé n'est pas pollué par des gouttelettes d'huile. 26o9752 Le dispositif de lubrification de piston selon l'invention a été décrit en relation avec un compresseur mais il va de soi que ce dispositif peut être utilisé dans d'autres applications. REVENDICATIONS 1. Dispositif de lubrification de piston, notamment pour un compresseur de fluide gazeux comportant un cylindre (12), délimitant au moins une chambre de compression (11) et pourvu de moyens d'admission (16 à 19) et de moyens de refoulement (20 à 23) du fluide, au moins un piston mobile et lisse (13) dans le cylindre (12), et des moyens d'étanchéité (27,29,30) permettant d'assurer l'étanchéité de la chambre de compression (11), ledit dispositif de lubrification étant caractérisé en ce que la lubrification du piston lisse (13) est obtenue par des moyens (32,33) conformés en anneau autour du piston (13). 2. Dispositif de lubrification selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens conformés en anneau comprennent un matériau (32) imprégné d'un produit lubrifiant qui est disposé dans une gorge (33) du corps de cylindre (24). 3. Dispositif de lubrification selon la revendication 2, caractérisé en ce que le produit lubrifiant est un Iiquide (52). 4. Dispositif de lubrification selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau lubrificateur est une mèche (32) dont une extrémité entoure le piston (13) tandis que l'autre extrémité barbotte dans un récipient (36) rempli du liquide lubrifiant (52). 5. Dispositif de lubrification selon la revendication 4, caractérisé en ce que le débit de liquide lubrifiant (52) dans la mèche (32) est réglé par des moyens (41) disposés entre les extrémités de la mèche qui permettent de faire varier la section de la mèche (32). 6. Dispositif de lubrification selon la revendication , caractérisé en ce que les moyens de réglage du débit du liquide lubrifiant (52) dans la mèche comprennent une vis de serrage (41). 7. Dispositif de lubrification selon l'une quelconque des revendications précédentes 2 à 6, caractérisé en ce que le matériau (52) imprégné de produit lubrifiant est en feutre. 8. Dispositif de lubrification selon l'une quelconque des revendications précédentes 4 à 7, caractérisé en ce que: - le récipient (36) rempli de liquide lubrifiant (52) comporte un couvercle (37) disposé de manière étanche sur les bords du récipient (36), - le couvercle (37) a deux orifices, l'un (42) pour l'entrée du liquide lubrifiant, l'autre (38) pour le passage de la mèche (32), - l'orifice de passage (38) de la mèche communique avec un conduit (39) prévu pour le passage de la mèche (32), - la gorge (33) du corps de cylindre (24) communique avec l'extérieur par un conduit (34) disposé dans le corps du cylindre et recevant la mèche (32), ce conduit (34) communiquant avec le conduit (39) du couvercle du récipient (36) de liquide lubrifiant, l'orifice d'entrée (42) du liquide lubrifiant (52) communique avec un conduit d'arrivée (44) du liquide lubrifiant par un canal (43) recevant une vis (45) percée d'un trou axial (46) et de trous radiaux (47) communiquant avec le trou axial (46). 9. Dispositif de lubrification selon l'une quelconque des revendications précédentes et comprenant un embiellage (14) lubrifié et mécaniquement lié au piston (13) pour l'entraîner dans un mouvement alternatif de va-et-vient, caractérisé en ce que les moyens de lubrification en anneau sont disposés entre des moyens (27) d'étanchéité par rapport à l'embiellage et des moyens d'étanchéité (29,30) par rapport à la chambre (11).