Brevet FR2659116A1 — publié le 19910906

La présente invention concerne un compresseur multi-étages, et plus particulièrement, un compresseur multi-étages comportant plusieurs étages de compression de volume variable reliés en série, le compresseur comportant un mécanisme pour le lubrifier automatiquement en cours de fonctionnement Le compresseur multi-étages de la présente invention peut être entraîné par tout mécanisme d'entraînement approprié tel qu'un moteur à combustion interne, un moteur électrique ou tout autre dispositif qui produit un mouvement alternatif d'une tige de piston Le compresseur multi-étages de la présente invention est particulièrement utile pour la compression des fluides, en particulier des gaz, incluant le gaz naturel, l'air, l'azote et similaire Le compresseur multi-étages de la présente invention est particulièrement utile pour la compression de gaz qui sont produits dans des puits au cours de la production de pétrole brut à partir des puits profonds. La présente invention concerne un compresseur multi-étages présentant des rapports de compression variables et des caractéristiques de lubrification automatique Selon la présente invention, le compresseur multi-étages comporte des premier et deuxième pistons qui sont montés de façon à se déplacer alternativement dans des premier et deuxième cylindres afin de définir plusieurs chambres de compression. Selon la présente invention, les pistons sont reliés de manière rigide par une tige de liaison de sorte à définir entre eux une chambre de pompage destinée à pomper de l'huile de lubrification vers des moyens d'étanchéité tels que des joints pour rendre étanches les surfaces périphériques des pistons mentionnés ci- dessus Une autre caractéristique du compresseur multi- étages de la présente invention réside dans le fait de prévoir des chambres de compression de volume variable qui permettent de modifier les rapports de compression des chambres Le compresseur de la présente invention peut être utilisé pour comprimer différents fluides compressibles Selon une caractéristique particulière de la présente invention, les premier et deuxième pistons sont de diamètres différents de façon à permettre des compressions différentes dans chacune des chambres de compression Selon une autre caractéristique de la présente invention, le compresseur peut être entraîné par tout dispositif approprié qui produit un mouvement alternatif des premier et deuxième pistons à l'intérieur des cylindres De tels dispositifs peuvent être constitués par des moteurs à combustion interne, des moteurs électriques et équivalents, sans pour autant y être limités. La figure 1 est une représentation schématique montrant le compresseur multi-étages de la présente invention; et La figure 2 est une vue schématique de l'un des pistons employés dans le compresseur multi-étages de la présente invention représentant les détails des passages de lubrification. Comme cela a été indiqué ci-dessus, le compresseur ( 10) de la présente invention peut être utilisé pour comprimer tout fluide compressible, et en particulier des gaz, tels que le gaz naturel, l'air, l'azote et similaire. Si l'on se réfère aux dessins, et en particulier à la figure 1, le compresseur ( 10) est pourvu d'une conduite d'admission ( 12) pourvue d'un clapet anti-retour ( 14) afin d'amener un fluide compressible vers un premier étage basse-pression ( 16) du compresseur ( 10) Le premier étage basse-pression ( 16) comporte un piston ( 18) qui est mobile de façon alternative à l'intérieur d'un cylindre ( 20) Le mouvement alternatif est transmis au piston ( 18) par l'intermédiaire d'une tige de piston ( 22) Une conduite de refoulement ( 24) pourvue d'un clapet anti- retour ( 26) relie le premier étage basse-pression ( 16) à un deuxième étage haute-pression ( 28) en passant par le clapet anti-retour ( 26) De plus, la conduite de refoulement ( 24) communique du fluide comprimé du premier étage basse-pression ( 16) à une conduite ( 30) en passant par le clapet anti-retour ( 32). Le deuxième étage haute-pression ( 28) est similaire au premier étage basse-pression ( 16) et comporte un piston ( 34) qui est mobile de façon alternative à l'intérieur d'un cylindre ( 36) Le fluide comprimé venant du premier étage basse-pression ( 16) est soumis à une augmentation supplémentaire de pression dans le deuxième étage haute-pression ( 28) Le fluide comprimé par l'étage haute-pression ( 28) est refoulé vers une conduite de refoulement ( 40) et par l'intermédiaire d'un clapet antiretour ( 42) pour une utilisation et/ou une compression ultérieure Comme cela est représenté sur la figure 1, le piston ( 18) dans le premier étage basse-pression ( 16) est plus grand que le piston ( 34) dans le deuxième étage haute- pression ( 28) Naturellement, la taille des pistons ( 18) et ( 34) peut être modifiée de n'importe quelle manière souhaitée de façon à obtenir la compression souhaitée pour le fluide qui est comprimé. En plus de la taille des pistons employés dans le compresseur multiétages de la présente invention, le contrôle de la pression de refoulement de l'étage basse-pression ( 16) et de l'étage haute- pression ( 28) du compresseur ( 10) peut être obtenue en employant des dispositifs de chambre à volume variable ( 44) et ( 46) Les dispositifs de chambre à volume variable ( 44) et ( 46) comportent chacun un cylindre ( 48) ayant un piston réglable ( 50) qui y est monté de façon à modifier le volume effectif des dispositifs ( 44) et ( 46) Les dispositifs ( 44) et ( 46) sont reliés respectivement par l'intermédiaire de conduites ( 52) et ( 54) à l'étage basse-pression ( 16) et à l'étage haute- pression ( 28) du compresseur multi-étages En modifiant le volume des dispositifs ( 44) et ( 46) en ajustant la position du piston ( 50) dans les cylindres ( 48), le volume total des étages de compression ( 16) et ( 28) peut être contrôlé. Un presse-étoupe ( 56) est prévu pour rendre étanche la tige de piston ( 22) à l'intérieur du corps du compresseur ( 10) La tige de piston ( 22) peut être reliée à tous moyens d'entraînement appropriés, comme cela a été décrit ci-dessus, afin d'effectuer le déplacement alternatif respectivement des pistons ( 18) et ( 34). Selon la caractéristique particulière de la présente invention, le compresseur ( 10) comporte une chambre de pompage de lubrification ( 58) qui est formée respectivement entre les pistons ( 18) et ( 34) de l'étage basse-pression ( 16) et de l'étage haute- pression ( 28) Si l'on se réfère plus particulièrement à la figure 2, un clapet anti-retour ( 66) assure une entrée d'huile dans la chambre de pompage de lubrification ( 58) Comme cela est clairement représenté sur la figure 2, l'huile de lubrification est amenée d'un réservoir ( 62) dans la chambre de pompage de lubrification ( 58) en passant par la conduite ( 64) et le clapet anti-retour ( 66) au cours de la course montante du piston ( 22) et du piston ( 18). Lors de la course descendante du piston ( 18), l'huile est pompée depuis la chambre de pompage de lubrification ( 58) par l'intermédiaire du clapet anti- retour ( 70) dans le canal de lubrification ( 72) prévu dans la tige ( 74) qui relie ensemble de façon rigide les pistons ( 18) et ( 34) Le fluide de lubrification dans le canal ( 72) est amené vers les joints de piston respectivement sur les pistons ( 18) et ( 34) afin de les lubrifier Bien que la figure 2 n'illustre que la lubrification du piston ( 18), il faut noter que la lubrification du piston ( 34) se produit de la même manière Si l'on se réfère encore à la figure 2, l'huile est conduite par l'intermédiaire du canal de lubrification ( 72) dans la tige ( 74) vers la zone de lubrification ( 80) afin de lubrifier les joints de piston ( 68) du piston ( 18) en passant par un canal ( 76) prévu dans le piston ( 18) Le fluide de lubrification dans la zone de lubrification ( 80) est refoulé vers le canal de refoulement ( 78) prévu dans la tige de piston ( 22) par l'intermédiaire du canal ( 82) prévu dans le piston ( 18) L'huile de lubrification refoulée dans le canal de refoulement ( 78) est renvoyée ensuite vers le réservoir d'huile ( 62) par l'intermédiaire de la conduite ( 84), comme cela est représenté schématiquement sur la figure 1 Comme cela a été décrit ci-dessus, l'huile provenant du réservoir d'huile ( 62) est admise dans la chambre de pompage d'huile ( 58) par l'intermédiaire de la conduite ( 64) et du clapet anti-retour ( 66) La chambre de pompage d'huile ( 58) est reliée de la même manière au réservoir d'huile ( 62) en passant par la conduite ( 88) et un clapet anti-retour à pression variable ( 86) En modifiant la pression nécessaire pour ouvrir le clapet anti-retour ( 86), la pression de l'huile dans le système de lubrification par huile est contrôlée Comme cela a été décrit ci-dessus, le refoulement de la chambre de pompage d'huile ( 58) est relié au réservoir d'huile ( 62) en passant par le clapet anti-retour ( 86) et la conduite ( 88). Comme cela ressort de la description détaillée précédente, le compresseur multi-étages de la présente invention procure une fonction d'auto- lubrification automatique qui est particulièrement avantageuse De plus, les chambres de compression du compresseur multi-étages peuvent être modifiée de façon à contrôler la compression du fluide qui y est amené. Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux illustrations décrites et représentées ici, qui sont purement illustratives des meilleurs modes de mise en oeuvre de l'invention et qui sont susceptibles de modifications de forme, taille et agencement des pièces et de détails de fonctionnement. REVENDICATIONS 1 Compresseur multi-étages ( 10) caractérisé en ce qu'il comporte un premier piston ( 18) monté pour se déplacer de façon alternative dans un premier cylindre ( 20) et définissant avec ce dernier une première chambre de compression ( 16), un deuxième piston ( 34) monté pour se déplacer de façon alternative dans un deuxième cylindre ( 36) et définissant avec ce dernier une deuxième chambre de compression ( 28), des moyens de liaison ( 74) destinés à relier de manière rigide ledit premier piston ( 18) et ledit deuxième piston ( 34) et définissant entre eux une chambre de pompage ( 58), des premiers moyens d'admission ( 12, 14) destinés à amener du fluide devant être comprimé à ladite première chambre de compression ( 16) et des premiers moyens de refoulement ( 24) destinés à extraire le fluide comprimé de ladite première chambre de compression ( 16), des deuxièmes moyens d'admission ( 26) en communication de fluide avec lesdits premiers moyens de refoulement ( 24) de façon à amener le fluide comprimé vers ladite deuxième chambre de compression ( 28) pour une compression supplémentaire et des deuxièmes moyens de refoulement ( 40, 42) destinés à extraire ledit fluide comprimé de ladite deuxième chambre de compression ( 28), des troisièmes moyens d'admission ( 64, 66) destinés à amener de l'huile de lubrification d'un réservoir ( 62) vers la chambre de pompage ( 58) et des troisièmes moyens de refoulement ( 70, 72) destinés à amener le fluide de lubrification de ladite chambre de pompage ( 58) vers lesdits premier et deuxième pistons ( 18, 34) de façon à lubrifier entres lesdits pistons ( 18), ( 34) et lesdits cylindres ( 20), ( 36). 2 Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison ( 74) possèdent un conduit de lubrification ( 72) en communication de fluide avec lesdits troisièmes moyens d'admission ( 70) de façon à recevoir du fluide de lubrification. 3 Compresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits pistons ( 18), ( 34) sont pourvus de moyens d'étanchéité ( 68) destinés à rendre étanches lesdits pistons ( 18), ( 34) dans lesdits cylindres ( 20), ( 36) et comportent en outre des moyens de passage de lubrification ( 76, 80, 82) destinés à communiquer de l'huile de lubrification dudit conduit de lubrification ( 72) vers lesdits moyens d'étanchéité ( 68). 4 Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite tige de piston ( 22) possède un conduit ( 72) destiné à communiquer de l'huile desdits moyens d'étanchéité ( 68) vers ledit réservoir ( 62). Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des quatrièmes moyens de refoulement ( 86, 88) destinés à dériver du fluide de ladite chambre de pompage ( 58) vers ledit réservoir ( 62). 6 Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième chambres de compression ( 16), ( 28) sont en communication de fluide avec respectivement des première et deuxième chambres à volume variable ( 44), ( 46).