Brevet FR2780105A3 — publié le 19991224

FR 2780105 A3 19991224 FR 9907786 A 19990618 i La présente invention concerne un compresseur et de préférence, mais non exclusivement, un compresseur de faible puissance convenant normalement pour une utilisation domestique, par opposition à une utilisation professionnelle. Des compresseurs connus comprennent normalement au moins un cylindre, dans lequel est formée une chambre de compression qui est définie, au niveau du fond, par un piston déplaçable le long du cylindre et, au niveau de la partie supérieure, par une paroi possédant une ouverture d'aspiration et une ouverture de refoulement, chacune de ces ouvertures étant raccordée à un conduit respectif par une soupape respective. Les soupapes de compresseurs connus de faible puissance sont normalement du type à lame, c'est-à-dire que chacune d'elle est définie par une lame métallique élastique qui est en contact avec un siège plat formé dans une plaque métallique de retenue de la soupape autour d'un conduit respectif de manière à fermer normalement le conduit, et est déformée élastiquement par la pression d'aspiration et de compression pour ouvrir le conduit. Les soupapes à lame présentent plusieurs inconvénients, et notamment produisent un niveau de bruit élevé compte tenu du métal de la lame, qui frappe en permanence le métal de la plaque de retenue de la soupape. Le but de la présente invention est de fournir un compresseur conçu pour éliminer l'inconvénient mentionné précédemment et qui peut être également fabriqué aisément et à bon marché. Le but de l'invention est atteint par un compresseur comportant au moins un cylindre possédant une paroi d'extrémité comportant une ouverture d'aspiration et une ouverture de refoulement, un piston déplaçable le long dudit cylindre, un conduit d'aspiration et un conduit de refoulement raccordés respectivement à ladite ouverture d'aspiration et à ladite ouverture de refoulement, une chambre de compression formée dans ledit cylindre et qui est définie, au niveau de son fond, par ledit piston, et au niveau de sa partie supérieure, par ladite paroi d'extrémité, et une soupape d'aspiration et une soupape de refoulement pour commander respectivement ledit conduit d'aspiration et ledit conduit de refoulement, Conformément à la présente invention, il est prévu que chacune desdites soupapes comporte un corps tubulaire logé d'une manière étanche à l'intérieur dudit conduit respectif, un siège de soupape formé dans ledit corps tubulaire, un élément d'étanchéité glissant le long dudit corps tubulaire en direction et en provenance d'une position de contact fermé, dans laquelle il est en contact d'une manière étanche avec ledit siège de soupape et ferme ledit corps tubulaire, et des moyens élastiques pour maintenir normalement ledit élément d'étanchéité dans ladite position de contact fermée avec une force ayant une intensité prédéterminée. L'invention concerne également les caractéristiques ci-après, considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: les moyens élastiques sont définis par un ressort comprimé, à l'intérieur dudit corps tubulaire, entre ledit élément d'étanchéité et des moyens d'arrêt portés par ledit corps tubulaire; - le corps tubulaire comprend des première partie et seconde partie qui sont indépendantes l'une de l'autre; - le compresseur comporte une tête définissant ladite paroi d'extrémité, chacun desdits conduits étant formé à travers ladite tête, et comprenant une cavité logeant ledit corps tubulaire respectif, et ladite première partie du corps tubulaire comportant une partie filetée engrenant avec un filetage correspondant formé sur une surface de ladite cavité; les moyens d'arrêt sont portés par l'une desdites deux parties du corps tubulaire et ledit siège de soupape est porté par l'autre de ces deux parties; - la première partie comprend une plaque sensiblement cylindrique perforée, ladite partie filetée constituant une partie périphérique extérieure de ladite plaque; - la seconde partie comprend une autre plaque perforée, et un certain nombre d'appendices périphériques qui s'étendent axialement à partir de ladite autre plaque perforée en direction de ladite première partie; - I'élément d'étanchéité est formé de caoutchouc; - le corps tubulaire est formé d'un matériau métallique; - le corps tubulaire est formé d'une matière plastique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe schématique d'un mode de réalisation préféré du compresseur selon la présente invention; les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue éclatée en perspective et une coupe d'un premier détail de la figure 1; et - les figures 4 et 5 représentent respectivement une vue éclatée en perspective et une coupe d'un second détail de la figure 1. Le chiffre de référence 1 sur la figure 1 désigne un compresseur dans son ensemble comprenant un cylindre 2 possédant un axe longitudinal 2a et une chambre de compression 3 qui est défini à sa partie inférieure par un piston 4 déplaçable en va-et-vient à l'intérieur du cylindre 2 et le long de l'axe 2a, et à sa partie supérieure par une surface intérieure 5 d'une tête 6 perpendiculaire à l'axe 2a. La surface 5 comprend une ouverture d'aspiration 7 et une ouverture de refoulement 8, qui définissent respectivement les extrémités intérieures d'un conduit d'aspiration 9 et d'un conduit de refoulement 10 commandés respectivement par une soupape d'aspiration 11 et une soupape de refoulement 12. Les conduits 9 et 10 possèdent des cavités respectives 13 et 14, qui communiquent directement avec la chambre 3 et logent respectivement, d'une manière étanche, la soupape d'aspiration 11 et la soupape de refoulement 12. Le conduit d'aspiration 9 s'étend, parallèlement à l'axe 2a, à travers la tête 6 et est raccordé à un filtre d'admission d'air 15 au niveau de l'extrémité communiquant avec l'atmosphère extérieure, et le conduit de refoulement 10 comprend une partie initiale essentiellement en forme de L formée à travers la tête 6. De façon plus spécifique, le conduit 10 comprend une première partie définie par la cavité 14 et s'étendant parallèlement à l'axe 2a; et une autre partie s'étend perpendiculairement à l'axe 2a et qui peut être raccordée, au niveau de l'extrémité située à l'opposé de l'extrémité raccordée à la cavité 14 à un réservoir d'air comprimé connu (non représenté). Comme cela est représenté plus clairement sur les figures 2 et 3 (en rapport avec la soupape d'aspiration 11) et sur les figures 4 et 5 (en rapport avec la soupape de refoulement 12), chaque soupape 11, 12 possède un axe A parallèle à l'axe 2a qui comprend un corps tubulaire 16, dans lequel est défini un canal 17 communiquant, à une extrémité, avec le conduit respectif 9, 10 et, à I'autre extrémité, avec la chambre 3. Chaque soupape 11, 12 comporte également un élément d'étanchéité 18 qui glisse le long du canal 17 en direction ou à partir d'une position de contact, dans laquelle il est appliqué d'une manière étanche contre le siège de soupape 19 formé dans le corps tubulaire 16. La position de contact, dans laquelle l'élément d'étanchéité 18 est appliqué contre le siège de soupape 19, correspond à une position fermée de la soupape respective 11, 12 (représentée sur les figures 1, 3 et 5), dans laquelle la chambre 3 est séparée du conduit 9, 10. Inversement une position de non contact, dans laquelle l'élément d'étanchéité 18 est écarté du siège de soupape 19, correspond à une position ouverte de la soupape respective 11, 12, dans laquelle la chambre de compression 3 communique avec le conduit respectif 9, 10. L'élément d'étanchéité 18 glisse le long du canal 17 à l'encontre d'un ressort 20 logé coaxialement à l'intérieur du canal 17 et qui est comprimé entre l'élément d'étanchéité 18 et un élément d'arrêt 21, porté par le corps tubulaire 16, de manière à maintenir l'élément d'étanchéité 18 dans ladite position fermée avec une force d'une intensité prédéterminée. Comme cela est représenté plus clairement sur les figures 2 et 4, le corps tubulaire 16 est défini par la réunion d'une partie inférieure 22 et d'une partie supérieure 23, indépendantes l'une de l'autre. La partie inférieure 22 est définie par une plaque perforée sensiblement cylindrique 24 possédant une partie périphérique extérieure filetée 25 destinée à engrener avec un filetage correspondant 26 formé sur la surface intérieure de la cavité respective 13, 14. La partie supérieure 23 du corps tubulaire 16 possède une paire de goupilles axiales de positionnement 27 destinées à s'engager dans des trous correspondant 28 formés dans la partie inférieure 22 de manière à garantir que les parties 22 et 23 sont réciproquement coaxiales. La partie supérieure 23 du corps tubulaire 16 comporte une plaque perforée 29 et un certain nombre d'appendices périphériques 30 répartis d'une manière uniforme autour de l'axe respectif A et s'étendant axialement à partir de la plaque perforée 29 en direction de la partie inférieure correspondante 22. Comme cela est représenté sur la figure 3, le siège 19 de la soupape d'aspiration 11 est formé dans la plaque 29 et par conséquent dans la partie supérieure du canal respectif 17, et l'élément d'arrêt 21 de la soupape d'aspiration 11 est défini par la plaque 24. Par conséquent, I'élément d'étanchéité 18 de la soupape d'aspiration 11 est amené dans ladite position ouverte, à l'encontre du ressort respectif 20, par une différence de pression positive entre le conduit d'aspiration 9 et la chambre de compression 3, c'est-à- dire lorsque la pression de l'air dans le conduit d'aspiration 9 est supérieure à la pression de l'air dans la chambre de compression 3. Comme cela est représenté sur la figure 5, le siège 19 de la soupape de refoulement 12 est formé dans la plaque 24 et par conséquent dans la partie inférieure du canal respectif 17, et l'élément d'arrêt 21 de la soupape de refoulement 12 est formé sur la plaque 29. Par conséquent, I'élément d'étanchéité 18 de la soupape de refoulement 12 est amené dans ladite position ouverte à l'encontre du ressort respectif 20, par une différence de pression négative entre le conduit de refoulement 10 et la chambre de compression 3, c'est-à-dire lorsque la pression de l'air dans le conduit de refoulement 10 est inférieure à la pression de l'air dans la chambre de compression 3. Comme cela est représenté sur la figure 2, le canal 17 de la soupape d'aspiration 11 débouche dans la chambre de compression 3 sous la forme d'un certain nombre de trous 31 traversant la plaque 24 et répartis uniformément autour de l'axe A, et débouche dans le conduit d'aspiration 9 par un seul trou 32 formé au centre de la plaque 29. La partie inférieure 22 de la soupape d'aspiration 11 comprend également une douille hexagonale 33 sur laquelle on applique une clé à vis Allen pour visser la plaque 24 sur la tête 10. Comme cela est représenté sur la figure 4, le canal 17 de la soupape de refoulement 12 débouche dans le conduit extérieur 10 par l'intermédiaire d'un certain nombre de trous 34 formés à travers la plaque 29 et répartis uniformément autour de l'axe A et débouche dans la chambre de compression 3 au moyen d'un seul trou 35 formé au centre dans la plaque 24, et possédant une première partie hexagonale sur lequel on applique une clé à vis Allen pour visser la plaque 24 sur la tête 6. Lors de l'utilisation effective, le piston 4 est déplacé le long du cylindre 2 par un moteur extérieur connu (non représenté) pour exécuter alternativement une course d'aspiration, lors de laquelle le piston 4 s'abaisse en glissant pour augmenter le volume de la chambre de compression 3, et une course suivante de compression, lors de laquelle le piston 4 remonte en glissant de manière à réduire le volume de la chambre de compression 3. On va maintenant décrire le fonctionnement du compresseur 1 au départ d'une course d'aspiration, dans laquelle les soupapes 11 et 12 sont toutes deux dans ladite position fermée. Pendant la course d'aspiration, le piston 4 augmente graduellement le volume de la chambre de compression 3 en en réduisant par conséquent la pression de l'air, et la différence entre la pression de l'air atmosphérique dans le conduit d'aspiration 9 et la pression de l'air dans la chambre de compression 3 tend à déplacer l'élément d'étanchéité 18 de la soupape d'aspiration 11 pour l'amener dans ladite position ouverte, à l'encontre du ressort respectif 20. Lorsque ladite différence de pression est suffisante pour vaincre la force du ressort 20, l'élément d'étanchéité 18 de la soupape d'aspiration 11 vient dans la position ouverte et de l'air ambiant est aspiré dans la chambre de compression 3 le long du conduit d'aspiration 9. A la fin de la course d'aspiration, le déplacement descendant du piston 4 est arrêté de sorte que la pression de l'air dans la chambre de compression 3 tend à être égale à la pression de l'air dans le conduit d'aspiration 9, la force agissant sur l'élément d'étanchéité 18 de la soupape d'aspiration 11 sous l'effet de ladite différence de pression diminue graduellement et l'élément 18 est ramené dans la position fermée par le ressort 20. Pendant la course de compression, le piston 4 réduit graduellement le volume de la chambre de compression 3 et par conséquent augmente la pression de l'air dans cette chambre, et la différence entre la pression de l'air dans le conduit de refoulement 10 et la pression de l'air dans la chambre de compression 3 tend à déplacer l'élément d'étanchéité 18 de la soupape de refoulement 12 pour l'amener dans ladite position ouverte, à l'encontre du ressort respectif 20. Lorsque ladite différence de pression est suffisante pour vaincre la force du ressort, l'élément d'étanchéité 18 de la soupape de refoulement 12 vient se placer dans la position ouverte, et l'air dans la chambre de compression 13 est refoulé dans le conduit de refoulement 10. A la fin de la course de compression, le déplacement ascendant du piston 4 est arrêté de sorte que la pression de l'air dans la chambre de compression 3 tend à être égale à la pression de l'air dans le conduit de refoulement 10, la force agissant sur l'élément d'étanchéité 18 de la soupape de refoulement 12 sous l'effet de la différence de pression diminue graduellement, et l'élément 18 est ramené dans la position fermée, par le ressort 20. Les courses indiquées précédemment sont ensuite répétées cycliquement. Selon un premier mode de réalisation, le corps tubulaire 16 de la soupape 11, 12 est formé d'un métal, notamment d'un acier, et l'élément d'étanchéité 18 est formé d'un caoutchouc rigide. Selon un autre mode de réalisation, le corps tubulaire 16 de la soupape 1 1, 12 est formé d'une matière plastique; l'élément d'étanchéité 18 est formé de caoutchouc rigide; et les parties 22 et 23 de chaque corps tubulaire 16 sont réunies d'une manière inséparable, par collage ou par soudage par ultrasons. Par rapport à un compresseur correspondant utilisant des soupapes à lame, des tests ont révélé que le compresseur tel que décrit précédemment fournit une réduction de plus de 5 dB du bruit de fonctionnement (mesuré à une distance de 1 mètre), réduction qui est obtenue en utilisant des soupapes 11 et 12, dans lesquelles un impact entre les parties mobiles et fixes se produit entre une partie de caoutchouc (élément d'étanchéité 18) et une pièce métallique (corps tubulaire 16). REVENDICATIONS 1. Compresseur comportant au moins un cylindre (2) possédant une paroi d'extrémité (6) comportant une ouverture d'aspiration (7) et une ouverture de refoulement (8), un piston (4) déplaçable le long dudit cylindre (2), un conduit d'aspiration (9) et un conduit de refoulement (10) raccordés respectivement à ladite ouverture d'aspiration (7) et à ladite ouverture de refoulement (8), une chambre de compression (3) formée dans ledit cylindre (2) et qui est définie, au niveau de son fond, par ledit piston (4), et au niveau de sa partie supérieure, par ladite paroi d'extrémité (6), et une soupape d'aspiration (11) et une soupape de refoulement (12) pour commander respectivement ledit conduit d'aspiration (9) et ledit conduit de refoulement (10), caractérisé en ce que chacune desdites soupapes (11, 12) comporte un corps tubulaire (16) logé d'une manière étanche à l'intérieur dudit conduit respectif (9, 10), un siège de soupape (19) formé dans ledit corps tubulaire (16), un élément d'étanchéité (18) glissant le long dudit corps tubulaire (16) en direction et en provenance d'une position de contact fermé, dans laquelle il est en contact d'une manière étanche avec ledit siège de soupape (19) et ferme ledit corps tubulaire (16), et des moyens élastiques (20) pour maintenir normalement ledit élément d'étanchéité (18) dans ladite position de contact fermé avec une force ayant une intensité prédéterminée. 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques (20) sont définis par un ressort (20) comprimé, à l'intérieur dudit corps tubulaire (16), entre ledit élément d'étanchéité (18) et des moyens d'arrêt (21) portés par ledit corps tubulaire (16). 3. Compresseur selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire (16) comprend des première et seconde parties (22, 23) qui sont indépendantes l'une de l'autre. 4. Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une tête (6) définissant ladite paroi d'extrémité (6), chacun desdits conduits (9, 10) étant formé à travers ladite tête (6), et comprenant une cavité (13, 14) logeant ledit corps tubulaire respectif (16), et ladite première partie (22) du corps tubulaire (16) comportant une partie filetée (25) engrenant avec un filetage correspondant (26) formé sur une surface de ladite cavité (13, 14). 5. Compresseur selon les revendications 2 et 3 en combinaison, caractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt (21) sont portés par l'une desdites deux parties (22, 23) du corps tubulaire (16) et que ledit siège de soupape (19) est porté par l'autre de ces deux parties. 6. Compresseur selon les revendications 3 et 4 en combinaison, caractérisé en ce que ladite première partie (22) comprend une plaque sensiblement cylindrique perforée (24), ladite partie filetée (25) constituant une partie périphérique extérieure (25) de ladite plaque (24). 7. Compresseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite seconde partie (23) comprend une autre plaque perforée (29), et un certain nombre d'appendices périphériques (3) qui s'étendent axialement à partir de ladite autre plaque perforée (29) en direction de ladite première partie (22). 8. Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit élément d'étanchéité (18) est formé de caoutchouc. 10. Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire (16) est formé d'un matériau métallique. 11. Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire (16) est formé d'une matière plastique.