Brevet FR2845734A1 — publié le 20040416

Descriptif L'invention concerne une soupape de décharge d'huile à ressort pour compresseur à membrane. Les compresseurs à membranes travaillent de la 5 même manière que les compresseurs à pistons, mais une membrane de séparation est prévue entre le côté gaz et le côté huile. Le côté huile est formé par l'unité habituelle comprenant les pistons et les cylindres, dont le volume de travail et le volume mort sont entièrement remplis d'huile. Côté gaz sont installées les soupapes d'aspiration de gaz et les soupapes de 10 compression. Le mouvement oscillant du piston engendre la transmission du volume déplacé par celui-ci à la membrane, celle-ci se chargeant alors de l'aspiration, de la compression et de l'expulsion du gaz. Etant donné que la pression de l'huile durant l'ensemble de la course correspond à l'allure de la pression à l'aspiration et à la compression côté gaz, on parle ici d'un type de 15 fonctionnement d'un compresseur à pistons. Une petite différence par rapport au compresseur à pistons est le fait que le compresseur à membranes à besoin d'un circuit d'huile secondaire destiné à compenser l'huile de fuite du piston. Pour ce faire, on utilise une pompe de 20 compensation entraînée par un excentrique monté sur le vilebrequin. Celleci injecte en synchronisme avec chaque course de piston une petite quantité d'huile dans la chambre d'huile du compresseur. Théoriquement, cette quantité d'huile devrait être la même que celle correspondant à la fuite au piston du compresseur. Ceci ne pouvant être techniquement réalisé, on 25 injecte toujours une quantité d'huile un peu plus importante que la fuite. Ceci a pour conséquence qu'avec chaque course du piston du compresseur, il y a toujours un peu trop d'huile dans la chambre d'huile, laquelle risque de faire monter la pression d'huile de manière incontrôlée au niveau du point mort de la membrane (= arrangement au couvercle). Pour éviter cet 30 inconvénient, le système doit être équipé d'une soupape de décharge d'huile limitant la pression de l'huile au niveau avant du point mort du piston à une valeur se trouvant légèrement au-dessus de la pression maximale du gaz. La soupape de décharge d'huile à ressort avec siège et bille d'étanchéité 35 installée dans celui-ci travaillant comme une soupape de sécurité ne doit laisser échapper que la quantité d'huile réellement excédentaire envoyée par la pompe de compensation dans la chambre d'huile. Cette quantité d'huile purgée avec chaque course dépend, d'une part, de la caractéristique d'ouverture de la soupape de décharge d'huile, la configuration du siège et 5 celle de la courbe caractéristique du ressort étant les éléments responsables et, d'autre part, du contenu énergétique de la chambre d'huile (pression x volume) qui a une forte influence sur la caractéristique de réponse de la soupape de décharge d'huile. Ce dernier conduit à des temps d'ouverture indésirables et trop importants de la soupape de décharge d'huile, 10 engendrant la purge d'une quantité d'huile plus importante que celle qui est introduite par la pompe de compensation. Ceci a pour conséquence qu'un nombre important de courses s'adaptent, lesquelles ne conduisent plus la membrane à son point mort. Donc, la quantité comprimée de gaz n'est plus entièrement purgée, ce qui est lié à une réduction rapide du volume aspiré. 15 Le dispositif d'étranglement décrit dans le document DE 10 056 568, installé dans la conduite d'arrivée de la soupape de décharge d'huile, conduit aussi au temps de fermeture plus rapide, par l'intermédiaire de la chute de pression engendrée par celui-là en amont de la soupape de 20 décharge d'huile, mais une commande supplémentaire de la soupape est nécessaire. L'objectif de la présente invention est de créer une soupape de décharge d'huile à ressort ne nécessitant pas de commande supplémentaire de la 25 soupape, évitant ainsi les temps d'ouverture trop importants de la soupape de décharge d'huile, en présence de différents régimes de la chambre d'huile. Le problème est résolu par une arête de rupture de flux se formant au point 30 de liaison du siège et d'un élément d'étranglement en aval, réduisant sensiblement les forces ascendantes de la tige, la force du ressort à effet descendant, comme composante de force dominante, engendrant le temps de fermeture rapide souhaité de la soupape. Un mode de réalisation de l'invention est représenté sur les dessins et sera décrit ci-après avec plus de détail o Fig. 1 représente une tête de membrane complète en exécution selon l'état de l'art, Fig. 2 représente une soupape de décharge d'huile selon l'état de l'art, 10 Fig. 3 représente la soupape de décharge d'huile en fonction des caractères de l'invention, et Fig. 4 représente la version divisée de l'élément d'étranglement. 15 Conformément à la figure 1, les composants principaux d'un compresseur à membrane sont la bride avec le cylindre (1), le couvercle (2), la plaque perforée (3), la membrane (4), le piston (5) les soupapes à l'aspiration (7) et à la compression (6), la soupape antiretour (8) et la soupape de décharge 20 d'huile (9). Le volume désigné par chambre d'huile s'étend entre le piston (5) et la membrane (4). Le volume désigné par chambre de gaz s'étend de la membrane (4) jusqu'au couvercle (2). le volume de la course de la membrane est adapté au volume de la course du piston (surface x course), on obtient ainsi l'effet d'un compresseur à piston. La membrane travaille en 25 synchronisme volumique avec le piston, aspire le gaz par l'intermédiaire de la soupape à l'aspiration, le comprime et le refoule à travers la soupape à la compression. La fuite d'huile au niveau du piston (5) doit être compensée par une pompe 30 extérieure. A cet effet est prévue une petite pompe à piston entraînée par un excentrique, injectant une petite quantité d'huile dans la chambre d'huile via la soupape anti-retour (8) à chaque course du piston. L'excentrique étant installé directement sur le vilebrequin, on a en synchronisme avec chaque course du piston principal (5) une injection parfaitement dosée effectuée par 35 la pompe de compensation. Etant donné que pour la fiabilité de fonctionnement cette quantité d'huile injectée doit être plus importante que la fuite sur le piston (5), une soupape de décharge d'huile (9) est nécessaire, laquelle laisse échapper la quantité excédentaire d'huile injectée au niveau du point mort du piston (6) et de la membrane (4). La quantité à purger par l'intermédiaire de la soupape de décharge d'huile ne pourra pas être plus grande que la quantité excédentaire dans la chambre d'huile. C'est justement dans les chambres d'huile avec contenu énergétique élevé, donc à produit élevé de pression x volume d'huile qu'on a souvent 10 des temps d'ouverture trop importants dans les soupapes de retour d'huile, lesquelles purgent alors une quantité trop importante d'huile. La soupape de décharge d'huile représentée à la figure 2 et conforme à l'état de l'art comprend essentiellement un siège (10) avec une surface 15 d'étanchéité conique et une bille (11) installée sur celle-ci, faisant office d'élément d'étanchéification. Cette surface est appuyée contre le siège (10) à l'aide d'une tige (12) commandée par ressort. Cette tige (12) est guidée à l'intérieur de l'alésage du carter de l'espace du ressort (13). La bille (11) qui est aspirée avec un effort maximum lors de l'ouverture risque de recevoir 20 une trop forte poussée vers le haut dans le cas de têtes de membrane à contenu énergétique élevé, ce qui provoquerait une course et une quantité excédentaire trop grandes. La soupape de décharge d'huile conforme à l'invention représentée aux 25 figures 3 et 4 comporte au point de liaison du siège (10) et de l'élément d'étranglement (14) installé complémentairement en aval une arête de rupture de flux (15), réduisant sensiblement les forces ascendantes de la tige (12), la force du ressort à effet descendant, comme composante de force dominante, engendrant le temps de fermeture rapide souhaité de la soupape. 30 La figure 4 représente l'élément d'étranglement (14) subdivisé en un disque (16) et un corps de distribution (17). Les deux versions représentées aux figures 3 et 4 ont en commun le logement de guidage de la tige (12) par l'intermédiaire de l'alésage central (18) de l'élément d'étranglement (14) et 35 du corps de distribution (17). REVENDICATIONS 1. Soupape de décharge d'huile à ressort pour compresseur à membrane, avec un siège de soupape et une bille d'étanchéité installée dans celui- ci, sollicitée par une tige en précontrainte par un ressort, caractérisée par 5 une arête de rupture de flux (15) se formant au point de liaison du siège (10) et d'un élément d'étranglement (14) en aval, réduisant sensiblement les forces ascendantes de la tige (12), et ainsi la force du ressort à effet descendant comme composante de force dominante engendrant le temps de fermeture rapide souhaité de la soupape. 10 2. Soupape de décharge d'huile à ressort pour compresseur à membrane selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'étranglement (14) est divisé en deux, à savoir un disque d'étranglement (16) et un corps de distribution (17). 3. Soupape de décharge d'huile à ressort pour compresseur à membrane selon la revendication 1, caractérisée par un alésage central (18) se trouvant dans l'élément d'étranglement (14), et servant de guidage pour la tige (12) commandée par ressort. 4. Soupape de décharge d'huile à ressort pour compresseur à membrane selon la revendication 2, caractérisée par un alésage central (18) se trouvant dans le corps de distribution (17), et servant de guidage pour la tige (12) chargée par ressort.