N° 17176

ORGANISATION AFRICAINE DE LA PROPRIETE INTELLECTUELLE
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Inter. CI. F16M 3/00 (06.01)
N° 17176
FASCICULE DE BREVET D’INVENTION
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Numéro de dépôt : 1201400490
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Date de dépôt : 20/10/2014
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Priorité(s) :
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Titulaire(s) :
M. AKAFFOU Akaffou Jacques Delon,
01 B.P. 7609,
ABIDJAN 01 (CI)
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Inventeur(s) :
M. AKAFFOU Akaffou Jacques Delon (CI)
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Délivré le : 31/08/2015
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Publié le : 05.04.2016
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Titre : Le compresseur à came.
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Abrégé :
74
Mandataire :
L'invention est un compresseur composé d'un piston (1);
d'une tête de came (2); d'une came (4); d'un bras de bielle
(5); d'une queue de la bielle (6); d'un roulement du bras
logé dans la queue de la bielle (7); d'un roulement du bras
logé dans la came (8); d'une pompe de charge (9); d'une
soupape d'admission (10); d'une soupape d'échappement
(11); d'un ressort de compression (13). Le compresseur
possède un arbre à came et un piston (1) fixé avec la bielle
(5) qui est une tige rigide, articulée à ses deux extrémités et
destinée à la transmission du mouvement entre deux pièces
mobiles.
O.A.P.I. – B.P. 887, YAOUNDE (Cameroun) – Tel. (237) 22 20 57 00– Fax: (237) 22 20 57 27– Site web: http:/www.oapi.int – Email: [email protected]
I,
-1-
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DESCRIPTION DE L'INVENTION
Le compresseur a came
L'invention concerne un appareil qui comprime les fluides (gaz ou liquide), nomme compresseur a
came, et qui est utilise pour les appareils electromenagers, dans les vehicules (engins), dans les
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grandes installations electriques et frigorifiques.
Un compresseur mecanique est un organe mecanique destine a augmenter par un procede
uniquement mecanique la pression d'un gaz.
Pour exercer la meme fonction sur un liquide, quasi incompressible, on utilise une pompe.
Le compresseur mecanique (aussi appele compresseur volumetrique) est utilise dans
io
des automobiles, des avions mais aussi sur des bateaux a moteur et dans l'industrie pour produire de
l'air comprime.
Le compresseur mecanique est utilise sur les moteurs A explosion, pour en augmenter le rendement.
Selon le meme principe que le turbocompresseur, il permet un meilleur remplissage des cylindres en
air. Toutefois, A la difference de ce demier, il est entrain& directement par le moteur, generalement
is
par le biais d'une courroie ou par cascade de pignons.
Le compresseur mecanique permet d'augmenter la puissance et le couple du moteur qu'il alinnente et
contrairement a un turbocompresseur il n'a pas besoin que le moteur debite un certain volume de gaz
a l'echappement pour entrer en fonctionnement ; il est donc operationnel immediatement apres le
dernarrage du moteur.
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Fonctionnant A des regimes relativement bas, par rapport au turbocompresseur, sa fiabilite est moms
dependante de la quanta de la lubrification et du refroidissement.
Dans l'usage automobile, son mode de fonctionnement fait qu'il consomme, en permanence, une
partie de l'energie mecanique generee par le moteur ce qui fait baisser le rendement global du moteur
si l'appoint de puissance qu'il genere est insuffisant.
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Nous ne pouvons en citer que trois types : les compresseurs semi-herrnetiques, les compresseurs a
palette et les compresseurs rotatifs.
Les compresseurs a palettes sont constitues de stator hermetiquement ferme en son sein, de rotor
comportant des palettes qui, dans son mouvement de rotation va chasser le fluide vers la sortie par
l'entremise de celles-ci. Ce refoulement rapide avec la petite sortie va creer une pression. LA, nous
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f
—2—
•
percevons son mode de compression. Comme remarque nous pouvons dire de ce systeme qu'il ne
fonctionne en temps qu'un compresseur mais Nen au contraire une pompe meme si elle semble
donner un resultat de compression. Ce ci rend le resultat couteux.
Le connpresseur a palettes est un compresseur dit a rotation.
s
II est constitue d'un stator cylindrique dans lequel toume un rotor excentre. Ce dernier est muni de
rainures radiates dans lesquelles coulissent des palettes qui sont constamment plaquees contre la
paroi du stator par la force centrifuge.
La capacite comprise entre deux palettes est variable. Devant la tubulure d'aspiration, le volume
croft : il y a donc aspiration du gaz. Ce gaz est ensuite emprisonne entre deux palettes et transport&
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vers la tubulure de refoulement. Dans cette zone, le volume decroit et le gaz comprime s'echappe
dans la tuyauterie de refoulement.
Deux conceptions de compresseur existent :
Fonctionnement avec lubrification : les palettes sont en general en acier et l'huile, outre la diminution
du frottement entre palettes et stator, assure l'evacuation des calories et ameliore aussi l'etancheite
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au niveau des contacts palettes/stator. Dans cette configuration, le gaz comprime est pollue par
l'huile, il est donc parfois indispensable de purifier le gaz comprime par un procede adequat
(decantation ou filtrage).
-Fonctionnement a sec avec des palettes en materiau composite chargé en graphite ou en teflon.
Dans un compresseur a pistons, chaque piston presente un mouvement altematif dans un cylindre.
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Lors de railer, le piston aspire le fluide a une certaine pression puis le comprime au retour. Pour cela,
chaque piston est muni d'une entrée et d'une sortie a clapet anti-retour. Le clapet d'admission ne peut
laisser passer le gaz que vers la chambre du piston.
A l'inverse, le clapet d'echappement ne peut
laisser passer le gaz que vers le circuit exterieur. De plus, le clapet d'echappement offre une certaine
resistance, de fagon a ne s'ouvrir que lorsque la pression de l'interieur de la chambre du cylindre
25
atteint une valeur suffisante. Voici le fonctionnement pas a pas :
•
le piston g descend D : la depression creee a l'interieur du cylindre entraine l'ouverture du clapet
d'admission et le fluide est aspire. Le clapet d'echappement est ferme, car il ne marche que dans
un sens.
•
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le piston commence sa g remontee D : le fluide commence a se comprimer, car il ne peut sortir
par le clapet d'admission (clapet anti-retour) et sa pression n'est pas suffisante pour pousser le
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—3—
clapet d'echappement (maintenu en place par un ressort par exemple). Le fluide ne pouvant
s'echapper, il se compresse, car la re remonthe v du piston diminue le volume dans le cylindre.
•
la pression du fluide atteint la pression voulue (contrdle par la raideur du ressort) : cette pression
est suffisante pour ouvrir le clapet d'echappement et le fluide sous pression s'echappe donc. Le
piston finissant sa remontee, il chasse le fluide tout en maintenant sa pression.
5
•
le clapet d'echappement se ferme lorsque le piston arrive au point mod haut et un nouveau cycle
recommence.
Un compresseur A piston est souvent muni de plusieurs pistons, dont les phases d'admission et
d'echappement sont decalees pour avoir une sortie de fluide plus constante dans le reservoir. En
io
effet, pour chaque piston, la sortie du gaz comprime n'occupe qu'une petite partie du cycle.
Les compresseurs semi hermetiques ont au moms un piston et des clapets ; cylindre en gaz. La
grande vitesse de rotation que transmet le moteur au piston, lui permet de remplir et de vider le
cylindre de son contenu "fluide". La sortie du fluide &ant petite, son passage sera force. Ceci va
cther une pression.
is
Comme faiblesse de ces types de compresseur, le jeu entre les pistons et le vilebrequin engendre de
grandes pertes d'energie cinetique, fors de la transmission du mouvement rotatif du vilebrequin au
mouvement de translation du piston. Ceci thduit la puissance du compresseur.
Les compresseurs rotatifs, grace a leur grande vitesse font tourbillonner le fluide pour les refouler. La
sortie &ant petite, le fluide ne pourra pas s'ecouler rapidement, ce qui va susciter un bourrage. Ce
zo bourrage du fluide va creer une surpression pour nous donner une haute pression. Ce systeme
semble donner un bon rendement. C'est pour cela qu'en general les appareils de conditionnement
d'air fonctionnent par ce systeme. En effet ce systeme fait apparemment une grande compression et
permet de faire l'installation des grandes surfaces. En !halite ce type de compresseur joue le role de
pompe.
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Dans ces differents types de compresseurs, la compression ne se fait pas thellement a l'interieur des
cylindres. Mais la grande vitesse et la sortie petite sortie nous donne l'image de surcharger une petite
contenance. Partant de la, nous affirmons qu'il n'y a pas eu de compression thelle, mais par la force
des choses nous donnent une compression.
Aussi, note-t-on la grande perte d'energie lors de la transmission du mouvement rotatif du vilebrequin
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au mouvement de translation du piston. Ceci reduit considerablement la puissance du compresseur.
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—4—.
La presente Invention a pour but de foumir un compresseur qui produit une grande pression avec peu
d'effort et generant une grande quantite d'energie.
Conforrnement a l'invention, ce but est atteint avec un compresseur qui possede un arbre a came et
un piston fixe avec la bielle qui est une tige rigide, articulee a ses deux extremites et destinee a la
s
transmission du mouvement entre deux pieces mobiles. II est compose de :
• un piston qui a pour role d'aspirer et de refouler le fluide du cylindre,
-une tete de came qui sert A pousser le piston du point mod inferieur (PMI) au point mod superieur
(PMS),
- une came qui convertie le mouvement circulaire du moteur en mouvement rectiligne va et vient,
10
- un bras de bielle qui est la liaison entre la queue de la bielle et la came,
- une queue de la bielle qui est le bout de la bielle, la partie opposee au piston,
- un roulement du bras loge dans la queue de la bielle qui perrnet aux bras de se mouvoir librement,
- un roulement du bras loge dans la came qui permet a la came de toumer librement sans que les
bras ne Jul fassent obstacle,
15
-
une pompe de charge qui est attelee au compresseur pour alder le piston a faire le plein du cylindre,
- une soupape d'admission qui s'oppose a la sortie du fluide lors de la compression et laisse entrer
le fluide lors de l'admission,
- une soupape d'echappement (s'oppose a l'admission du fluide lors de la l'aspiration et laisse sortir
le fluide lors de l'echappement),
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-
un ressort de compression qui s'oppose a la sortie du fluide jusqu'a ce que la pression a l'interieur
du cylindre soit superieure a sa tension.
Compresseur a came, conformement a l'invention presente l'avantage de produire une hes grande
pression avec peu d'effort et une grande production frigorifique dans les installations frigorifiques.
En outre, le compresseur permet de monter de grandes installations pour la production electrique et
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aussi a de diverses fins.
L'invention est decrite a ['aide des schernas joints a cet effet, selon les quels :
- La figure 1 represente le compresseur a came vue de face
- La figure 2 represente le compresseur a came vue de dessus
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— 5 -Le compresseur repose sur un principe, le principe GRA de LEON qui est defini comme 'Integration
de toutes les forces allant du PMI au PMS superieure a la tentions du ressort. Ce principe nous
permet d'avoir une pression minimale de sortie qui est superieur a la tension du ressort. Ceci signifie
que la compression du fluide a l'interieur du cylindre est superieur a la tentions du ressort avant sa
s
sortie.
La mise en service du moteur du compresseur va faire toumer l'arbre a came (17). Celui-ci va
permettre a la came (3) de faire &placer le piston (1) du PMS au PM' ou du PMI au PMS.
Le piston(1) etant au PMS, va descendre vers le PMI. Lors de ce mouvement la soupape
d'echappement (11) se ferme tandis que celle d'admission(10) s'ouvre. Cependant le fluide fait son
10
entree dans le cylindre (16) a l'aide de la pompe de charge (9) incorporee et du piston(1) jusqu'a ce
que celui-ci (le piston) arrive au PMI. Nous verrons que le cylindre (16) sera suffisamment charge.
Une fois que le piston(1) est au PMI, celui-ci va reprendre sa course du PMI au PMS. Des son
premier mouvement de remonte, la soupape d'admission(10) va se refermer sous l'action de la contre
pression. En effet cette contre pression va pousser la tete de la soupape a se referrner. Elle est aidee
15
par le ressort de rappel fixe sur la queue de la soupape. L'admission etant knee, aussi bien que
rechappement, le piston(1) dans sa course de remonte va chercher a chasser le fluide, ce qui va
augmenter la pression a l'interieur du cylindre(16) jusqu'a ce que cette pression soit superieure A la
tension du ressort a principe GRAH de LEON n afin de laisser echapper sous pression, le fluide
lorsque le piston(1) sera au PMS. La sortie etant petite va encore augmenter la pression.
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Les mouvements du piston(1) sont assures par une came (4) ovate excentree constitue d'une parte
fres bombee (la tete de la came) (3). Quand la tete de la came(3) est a l' oppose de la queue de la
bielle. Cette periode est la fin de l'admission et le debut de la compression. Lorsque la tete de la
came(3) remontera vers la queue de la bielle(6), le piston(1) va remonter vers le PMS. La came (4)
possede un creux qui loge les bras du piston situe de part et d'autre de la queue de celui-ci. Les bras
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dans leur loge dans la came(3), possedent des roulements ainsl que leur fixation sur la queue de la
bielle (6) pour faciliter le mouvement de rotation de la came (4) et celui rectiligne du piston (1). Le jeu
entre la bielle et la plaque du bas du cylindre qui oriente la bielle est de 1/27 tolerance.
Le barbotage de la tete de la came (3) dans l'huile va servir de lubrification du systeme.
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I.
—6 —
REVENDICATIONS
1- Compresseur a came caracterise en ce qu'il est constitue d'un piston (1); d'une tete de
came (2); d'une came (4); Sun bras de bielle (5); d'une queue de la bielle (6); Sun
roulement du bras loge dans la queue de la bielle (7); d'un roulement du bras loge dans la
s
came (8) ; d'une pompe de charge (9); d'une soupape d'admission (10); d'une soupape
d'echappement (11) et Sun ressort de compression (13).
2- Compresseur a came selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il possede un arbre a
came (17) et un piston (1) fixe avec la bielle (2) qui est une tige rigide, articulee a ses deux
extremites et destinee a la transmission du mouvement entre deux pieces mobiles.
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3- Compresseur a came selon la revendication 1, caracterise en ce que le jeu entre la bielle (2)
et la plaque du bas du cylindre (16) qui oriente la bielle (2) est de 1/27 tolerance.
4- Compresseur a came selon la revendication 1, caracterise en ce que le barbotage de la tete
de la came (3) dans l'huile va servir de lubrification du systeme.
,
17176
•
E
PLANCHE 1/2
41=1--•--
>s
11
12
13
10
,
1
14
2
6
7
8
s
4
2
15
Figure 1
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PLANCHE 2/2
10
1
17
16
11
Figure 2