PISTON POUR COMPRESSEUR AVEC PLUSIEURS SEGMENTS AIMANTES COLLES SUR LA SURFACE RADIALE La présente invention concerne les compresseurs à piston à mouvement alternatif rectiligne. Dans de nombreuses applications, ces compresseurs ne sont pas lubrifiés pour éviter tous risques de pollution du gaz comprimé et le piston est généralement supporté et guidé par un ou plusieurs segments porteurs qui le maintiennent centré dans le cylindre de façon à supprimer tout frottement générateur d'usure entre piston et cylindre. Les segments porteurs sont réalisés en matériaux à faible coefficient de frottement par exemple en polytétrafluorethylène. Ces segments sont évidemment soumis à usure et il est très important de connaître leur durée de vie pour pouvoir les changer en temps utile et éviter d'endommager gravement le compresseur. Malheureusement, la durée de vie des segments dépend de nombreux paramètres : vitesse du piston, poids du piston, notamment lorsque le cylindre est à axe horizontal, matériau du cylindre, rugosité et température de la surface du cylindre, nature et caractéristiques thermodynamiques du gaz comprimé, etc... et il n'est pas possible de la prévoir avec précision. On est donc obligé de prendre des marges de sécurité importantes, ce qui oblige à augmenter la fréquence des arrts pour entretien. Cet inconvénient est aggravé par le fait que, pour des raisons d'ordre économique, les constructeurs cherchent à limiter le nombre d'étages de compression et à accroitre la vitesse des pistons, ce qui a pour conséquence l'augmentation de la température dans les cylindres et conduit à utiliser les segments porteurs dans des conditions proches de leurs conditions limites.

Il est connu une machine DE 2405542 comportant un piston déplaçable suivant un mouvement alternatif rectiligne dans un cylindre d'axe incliné par rapport à la verticale\, lequel piston porte au moins deux aimants permanents à aimantation radiale angulairement espacés l'un de l'autre sur sa périphérie et en périphérie du cylindre sont montés au moins deux barreaux aimantés parallèlement aux génératrices et approximativement dans les mmes plans radiaux que les

aimants du piston de telle sorte que lesdits barreaux aimantés exercent sur le piston tout au long de sa course des forces de répulsion approximativement radiales.

Selon cette machine, on cherche à maintenir un espace entre le piston et la chemise et de ce fait une telle machine ne pourrait fonctionner dans le cadre de l'invention.

Le but de la présente invention est de réduire de façon notable l'usure des segments porteurs.

Le compresseur objet de l'invention est caractérisé en ce que le piston est en matériau amagnétique et en ce qu'il porte au moins deux aimants disposés symétriquement par rapport au plan vertical contenant l'axe du piston, au dessous du plan contenant cet axe et perpendiculaire audit plan vertical et au moins deux barreaux aimantés sont montés dans le cylindre en face desdits aimants de façon à exercer sur le piston des forces de répulsion équilibrant au moins partiellement le poids du piston ou la composante du poids perpendiculaire à l'axe du cylindre.

Dans le cas où l'axe du cylindre est horizontal ou incliné, on pourra n'utiliser que deux aimants disposés symétriquement par rapport au plan vertical contenant l'axe du piston, au dessous du plan contenant cet axe et perpendiculaire audit plan vertical et deux barreaux aimantés disposés dans le cylindre en regard desdits aimants de façon à exercer sur le piston des forces de répulsion équilibrant au moins partiellement le poids du piston ou la composante du poids perpendiculaire à l'axe du piston, respectivement.

Les barreaux aimantés montés sur le cylindre seront de préférence, disposés dans des rainures usinées sur la surface extérieure d'une chemise amovible, suivant ses génératrices ; ils seront fixés, par exemple, par collage dans les rainures.

La chemise sera fabriquée en un matériau amagnétique, par exemple, en acier inoxydable. Plusieurs barreaux aimantés pourront tre disposés côte à côte dans des rainures parallèles.

La longueur des barreaux aimantés sera supérieure à la course du piston augmentée de la longueur utile comptée

parallèlement à l'axe du piston, des aimants montés sur ce dernier de telle sorte que lorsque le piston se trouve aux deux extrémités de sa course les aimants qu'il porte se trouvent axialement en retrait par rapport aux extrémités des barreaux aimantés respectifs du cylindre.

Les barreaux seront avantageusement constitués par une ou plusieurs rangées d'aimants élémentaires polyhédriques et notamment parallélépipédiques disposés bout à bout ; les rangées pourront tre disposées côte à côte ou superposées.

En variante, les aimants élémentaires pourront avoir la forme de tuiles dont la courbure correspondra à celle de la chemise.

Les aimants portés par le piston seront, de préférence, montés dans des pièces support fixées de manière amovible sur le piston, de telle sorte que leur surface extérieure constitue une partie de la surface cylindrique du piston. Les aimants seront fixés, par exemple, par collage, dans des logements usinés dans la surface intérieure des pièces support. Chaque pièce support pourra porter plusieurs aimants élémentaires notamment polyhédriques et de préférence parallélépipédiques disposés bout à bout ou côte à côte ou superposés.

Les aimants portés par le piston pourront avoir la forme de barreaux et stétendre sur la majeure partie de la longueur du piston ; ils se trouveront alors à une distance de la surface du piston supérieure à la profondeur des gorges où sont logés les segments porteur et d'étanchéité du piston et les pièces support seront, de préférence, en acier doux pour constituer des pièces polaires canalisant le champ magnétique. En variante, les aimants pourront tre placés entre les gorges des segments et/ou entre ces dernières et les extrémités du piston, ils pourront alors se trouver plus près de la surface du piston et les pièces supports pourront tre en un matériau amagnétique, tel que l'aluminium.

Dans le cas où le piston comporte une jupe ou est creux et formé par assemblage d'une bague et de deux ttes de piston (piston à double effet), les aimants peuvent tre

logés dans des rainures ou des cavités usinées sur la surface intérieure de la jupe ou de la bague.

Lorsque les aimants ne sont pas régulièrement répartis sur la périphérie du piston une ou plusieurs masselottes d'équilibrage peuvent tre fixées sur le piston ; on pourra utiliser pour le montage des masselottes le mme montage que pour les aimants. Dans ce cas, la ou les masselottes pourront tre en acier doux et on pourra monter sur le cylindre un aimant exerçant sur la ou les masselottes une force d'attraction s'ajoutant aux forces de répulsion des barreaux aimantés.

Les aimants auront des caractéristiques égales ou supérieures à celles présentées par des aimants en Samarium- Cobalt ou Néodyme-Fer-Bore.

La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'invention et sur lesquels : -la figure 1 est une vue en coupe d'un compresseur à piston à mouvement alternatif rectiligne réalisé conformément à l'invention, -la figure 2 est une coupe transversale par un plan perpendiculaire à l'axe de l'ensemble piston-chemise du compresseur de la figure 1 représenté à plus grande échelle, -la figure 3 est une coupe suivant A-A de l'ensemble de la figure 2, -la figure 4 est une vue en perspective de cet ensemble coupé suivant A-B (figure 2), -la figure 5 est une vue en perspective de la chemise et -la figure 6 est une vue agrandie en perspective d'une des pièces support d'aimants du piston.

Le compresseur représenté sur la figure 1 est un compresseur à piston à axe incliné par rapport à la verticale et notamment horizontal et à mouvement rectiligne alternatif.

Il est composé d'un bâti 10 dans lequel est monté un vilebrequin 12 accouplé par une bielle 14 à une crosse 16 montée coulissante dans un guide rectiligne et d'un cylindre 18 fixé sur le bâti et dans lequel coulisse un piston 20 fixé

par une tige 22 à la crosse 16. Ce compresseur est à double effet le cylindre étant équipé de deux jeux de clapets d'aspiration et de refoulement permettant au piston de fournir un travail de compression à l'aller et au retour. Le piston est équipé de deux segments d'étanchéité et d'un segment porteur servant à guider le piston.

Conformément à l'invention, des aimants permanents à aimantation radiale sont disposés sur le piston et dans le cylindre de telle sorte que les forces de répulsion qui s'exercent entre ces aimants compensent, au moins partiellement, le poids du piston pour réduire l'usure des segments notamment du segment porteur.

Les aimants montés dans le cylindre sont disposés dans des rainures longitudinales 24 usinées sur la surface extérieure d'une chemise 26, qui s'ajuste dans le cylindre, dans deux zones disposées symétriquement par rapport au plan vertical contenant l'axe du cylindre, par exemple, à trente degrés de part et d'autre de ce plan, au dessous du plan horizontal contenant cet axe. Plusieurs aimants élémentaires, de petites dimensions, sont disposés bout à bout, dans les rainures pour former des barreaux aimantés 28 à aimantation radiale. Dans la forme de réalisation représentée, la chemise 26 porte deux jeux de quatre barreaux aimantés disposés suivant les génératrices de sa surface extérieure. Les aimants qui sont du type Samarium-Cobalt ou Néodyme-Fer-Bore sont placés au fond des rainures et fixés par collage ; les rainures sont obturées par de la résine. La chemise est en acier inoxydable amagnétique.

Le piston 20 est en aluminium et comporte sur sa surface périphérique trois gorges circulaires dans lesquelles sont logées deux segments d'étanchéité 30 et un segment porteur 32. Trois cavités 34 à section rectangulaire sont également usinées sur le piston. Deux pièces porte aimants 36 et une pièce porte masselotte 38 en aluminium s'adaptent dans ces cavités et sont fixées sur le piston au moyen de vis. La surface extérieure des pièces 36 et 38 est conformée de façon à reconstituer, sans discontinuité, la surface cylindrique du piston et les gorges où les segments sont logés. Les pièces

porte aimants 36 sont disposées en face des zones de la chemise portant les barreaux aimantés 28 et la pièce porte- masselotte 38 est placée à la partie supérieure du piston, son plan médian coïncidant avec le plan vertical contenant l'axe du piston. La fixation du piston sur la tige 22 qui est solidaire de la crosse 16 empche la rotation du piston autour de son axe et maintient les barreaux aimantés de la chemise et les aimants du piston en position relative correcte.

Comme on le voit sur les figures 2,4 et 6, des logements 40 sont prévus sur la surface intérieure des pièces 36 pour des aimants 42. Ces logements sont relativement profonds et disposés de part et d'autre des tronçons des gorges circulaires usinés sur la surface extérieure des pièces, ce qui permet de placer les aimants très près de la surface périphérique du piston et augmenter leur efficacité.

Les aimants sont du mme type que ceux utilisés pour la constitution des barreaux aimantés 28, à aimantation radiale, et fixés par collage au fond des logements 40 ; après mise en place des aimants, les logements sont obturés par de la résine.

Un logement est prévu sur la surface intérieure de la pièce 38 pour une masselotte d'équilibrage en acier 44.

Un ou plusieurs barreaux aimantés pourront tre montés sur la chemise 26, en face de la pièce porte masselotte 38 de façon à exercer sur la masselotte 44 un force d'attraction qui stajoute aux forces de répulsion exercées par les barreaux aimantés situés sous le piston.

La longueur des barreaux aimantés 28 est au moins égale et de préférence supérieure à la longueur axiale du piston augmentée de la longueur de sa course de telle sorte que les forces de répulsion s'exerçant sur le piston restent pratiquement constantes quelle que soit sa position dans le cylindre.

De nombreuses modifications peuvent tre apportées à la forme de réalisation décrite par l'emploi de moyens techniques équivalents, notamment en ce qui concerne le mode de montage des barreaux aimantés et des aimants dans le cylindre et sur le piston respectivement et leur disposition autour de l'axe du cylindre et il doit tre entendu que ces modifications entrent dans le cadre de l'invention.