Brevet FR2000864A1 — publié le 19690912

i La présente invention a pour objet un groupe électrogène, c'est-à-dire, un groupe structure llement unitaire, comportant un moteur et un générateur de courant électrique entraîné par ce dernier. Plus particulièrement, 5 l'invention a pour objet un groupe électrogène de dimensions et poids relativement réduits assurant la production de courant électrique et destiné à être utilisé par des appareillages et dispositifs fonctionnant par intermittences ou demandant tout au moins une fourniture intermittente de courant. 10 Le groupe électrogène conforme à l'invention sert particulièrement à l'alimentation de dispositifs de soudure électrique, utilisés notamment auprès de chantiers de construction de ponts, d'appareils de levage, de charpentes métalliques pour "bâtiments, de pavillons métalliques 15 et autres, et en tous points où l'on a "besoin d'une source autonome d'énergie électrique, le groupe électrogène conforme à l'invention pour la soudure électrique forme ainsi une source d'énergie électrique alimentant un dispositif ou un appareillage où 1'absorption de courant est intermittente 20 et s'effectue généralement pendant des périodes de temps très brèves, de quelques minutes au maximum, séparées par des arrêts de durée très variable et imprévisible. Cet emploi n'est cependant donné qu'à titre d'exemple et ne constitue aucunement une limitation du domaine d'utilisation de l'in-25 vention. Par exemple, le groupe électrogène conforme à l'invention peut être avantageusement utilisé pour alimenter des machines-outils, telles que des machines à percer, à river et autres, et éventuellement, pour des installations d'éclairage, fonctionnant par intermittences. De tels groupesélec-30 trogènes sont bien connus. Ils comprennent généralement, dans un ensemble à structure unitaire, un moteur à combustion interne relié à un générateur de courant, par exemple une dynamo. Pour réaliser des groupes électrogènes de puissance élevée et de poids et d'encombrement très réduits, qui soient 35 en mesure de fournir une forte puissance pendant des périodes de temps très brèves, on utilise comme on le sait, de préférence, des moteurs à explosion tournant à un régime élevé dépassant, par exemple, 6 000 à 8 000 tours/min. Plus particulièrement, dans le cas de la fourniture de courant élec-40 triq.ue pour soudure, le moteur est accouplé à un -alternateur 69 01512 -2- 2000864 • à haute fréquence et est associé à un régulateur de vitesse centrifuge ou d'un autre type, agissant à 1'encontre d'une force antagoniste, produite généralement par un ressort; le système de réglage de vitesse est disposé de manière que le 5 régulateur produise une force progressivement croissante avec l'augmentation de la vitesse. Ce régulateur est relié au système de réglage de l'alimentation du moteur, généralement au papillon d'entrée de l'air ou au dispositif de réglage du .mélange air-carburant dans le carburateur du moteur, de 10 manière à réduire cette alimentation en sens inverse de l'augmentation de cette force, jusqu'à ce que l'on atteigne un état d'équilibre avec la force antagoniste du ressort. Ce procédé bien connu permet de régler la vitesse du moteur et par suite, du générateur de courant à une valeur à peu près oxrne-15 tante déterminée à l'avance comme vitesse de régime du moteur. Généralement, la force du ressort antagoniste peut être réglée à volonté, pour obliger le groupe à fonctionner à la vitesse de régime la plus convenable, suivant le courant à fournir. Le fonctionnement des groupes générateurs ainsi contirô lés à vites-20 se constante, indépendamment de la charge ou de la résistance opposée par le générateur, provoque de sérieux inconvénients, tels qu'une usure rapide du moteur et une consommation excessive de carburant, lorsque le groupe alimente des dispositifs et appareils à fonctionnement intermittent, et dans lesquels 25 les périodes de consommation de courant sont très longues, et souvent supérieures en durée à celles correspondant à une absorption du courant électrique. Le moteur, obligé de tourner à une grande vitesse, même quand il fonctionne à vide, travaille dans des conditions peu favorables et est assujetti 30 à une usure rapide. Cela posé, l'invention a pour objet la réalisation du groupe électrogène du type indiqué perfectionné en vue des applications ci-dessus, sans présenter les sérieux inconvénients que l'on vient de rappeler. Plus particulièrement, le groupe 35 électrogène conforme à l'invention est muni d'un système permettant automatiquement au moteur de réduire sa vitesse de "rotation à une vitesse inférieure correspondant au régime à vide lorsqu'il n'y a pas d'absorption de courant, et de reprendre sa vitesse de régime dès que l'absorption de courant re-40 prend elle-même sans qu'il y ait lieu de procéder à &a surveil 69 01512 -3- 2000864 ■ lance du groupe ou à l'utilisation de commandes à distance, même si elles existent,pour passer d'une vitesse de régime sous charge à la vitesse de régime à vide et inversement. le groupe moto-générateur suivant l'invention est 5 essentiellement caractérisé par un dispositif électrique sensible aux conditions de charge du générateur de courant, un dispositif mécanique éliminant ou réduisant la force antagoniste appliquée au régulateur de vitesse, de manière à diminuer la vitesse du moteur, et un dispositif commandant ce 10 dispositif mécanique sous l'effet dudit dispositif électrique, de façon à réduire la vitesse du moteur Jjorsque. la ehatge. du générateur de courant, c'est-à-dire, la demande de courant est annulée ou considérablement réduite. De préférence, le groupe moto-générateur comprend, 15 dans ledit dispositif électrique, un système retardant l'intervention du dispositif mécanique pendant une période de temps très brève, par exemple, d'une seconde ou d'un très petit nombre de secondes, après l'instant de la disparition de la charge ou de l'absorption de courant, de manière à ne pas 20 modifier la vitesse de régime sous charge du moteur, dans les intervalles très courts sans absorption de courant. On va maintenant décrire des formes d'exécution préférées de l'invention en se r.efortant aux dessins annexés, sur lesquels : 25 la fig. 1 est une vue en élévation latérale du groupe moto-générateur. la fig. 2 est une vue en bout du même groupe prise du côté comprenant le silencieux et le carburateur. La fig. 3 montre le groupe en coupe transversale, 30 suivant 1® plansIIIa-IIIa et IlIb-IIIb respectivement de la fig. 4, dans les parties gauche et droite respectivement de cette fig. 3. la fig. 4 est une coupe longitudinale verticale du groupe. 35 la fig. 5 est une coupe de détail du dispositif d'annulation temporaire de la force antagoniste, la coupe effectuée suivant la ligne V-V de la fig. 4 étant vue dans la direction des flèches correspondantes. les figs. 6 et 7 représentent en vue de bout et 40 en coupe verticale longitudinale respectivement, un exemple 69 01512 2000864 • préféré de la construction et de la commande du régulateur de vitesse. La fig. 8 est un schéma des circuits électriques du groupe moto-générateur. 5 Dans son ensemble et comme on le voit en figs. 1- 4, le groupe moto-générateur comprend un bâti portatif de dimensions réduites contenant le moteur à explosion (M), l'alternateur (A) et un ensemble comportant les dispositifs de refroidissement et autres dispositifs auxiliaires. Le groupe 10 repose sur des supports élastiques 10 portant le carter 11 du moteur, le carter 12 de l'alternateur et un carter 13 dans lequel sont disposés les ventilateurs 14 et 15 (fig. 4) de refroidissement . Ces ventilateurs sont coaxiaux et forment un système unitaire centrifuge. Entre les deux ventilateurs 15 élémentaires est prévu un intervalle 16 (fig. 4) dans lequel est logé comme connu en soi, une génératrice auxiliaire servant à fournir le courant nécessaire à 1'allumage du moteur. Cette génératrice, dont les circuits électriques principaux sont re--présentés en fig. 8, comprend un volant magnétique du type 20 connu utilisé pour l'allumage des moteurs à explosion des motocyclettes de petite cylindrée, cyclomoteurs et engins semblables.Ce volant magnétique n'est pas représenté en détail. Le volant magnétique et les ventilateurs 14 et 15 sont fixés à l'extrémité de l'arbre 17 du moteur(M) portant le 25 bras de manivelle 18 de ce dernier, tandis que le rotor 19 de 1'alternateur(A)est monté en un point de la longueur de oet arbre 17. Le moteur comporte un carburateur 20 de type classique, de préférence associé à un filtre à air 21. Le refroidissement du cylindre 22 du moteur est 30 assuré par le courant d'air produit par les ventilateurs 14 et 15 et venant frapper les ailettes de ce cylindre en traversant les lumières 23 ménagées dans le carter 13 et le passage 24 s'étendant au-dessous du recouvrement 25. Le ventilateur extérieur 15 aspire l'air à travers un trou axial 26 ménagé 35 dans un carter extérieur 27, de manière que l'air aspiré serve aussi à refroidir l'enveloppe enfermant le groupe des dispositifs (D) électriques et électroniques décrits ci-après. Le ventilateur intérieur 14 aspire l'air à travers les passages 28 entourant l'arbre 17 et les passages 29 et 30 ménagés dans 40 le rotor et dans le stator respectivement de l'alternateur (A) W~ r '■ - "■ s- 69 01512 "5- 2000864 pour le refroidissement de ce dernier, l'air aspiré léchant préalablement la surface inférieure 31 du carter renfermant le "bras de manivelle du moteur" Le moteur est complété à la manière habituelle par le silencieux 32, par le réservoir à 5 carburant 33 et par divers accessoires. Le circuit de sortie de l'alternateur (A)comprend, à la manière habituelle un gros condensateur 34 de réglage de phaseï les conducteurs schématisés en 36 et 37 relient l'alternateur et le condensateur aux bornes 35 (figs. 1 et 3) 10 où l'on prélève le courant à envoyer au dispositif de soudure électrique ou encore à l'appareillage destiné à consommer le courant engendré par le groupe. Le papillon du carburateur 20 est relié par exemple, par un tirant 38 (figs. 1, 2 et 4) et un levier 39 (figs. 1 et 2) à un arbre 40 dont l'extrémité 15 opposée est soumise à l'action du ressort antagoniste 44 dont l'extrémité opposée est reliée à un bras 48 solidaire d'un levier de réglage 49 (figs. 1, 2 et 5) permettant de faire varier la force exercée par ce ressort sur l'arbre 40, à l1encontre de la force exercée par le régulateur de vitesse. 20 Ce régulateur de vitesse peut être réalisé de tou te manière connue. Il peut être, par exemple, constitué par un bras 41 (figs. 1 et 4) fixé sur l'arbre 40 et portant une pale 42, disposée dans le courant d'air produit par le ventilateur 15 (fig. 4), de telle sorte que ledit bras et par consé-25 quent l'arbre 40 sont soumis à une force proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur à 1'. encontre de la force du ressort 44 qui agit sur ce bras et sur l'arbre 40 par l'intermédiaire d'un, levier 45 et d'un second bras 47 (fig. 1). Cette force peut être annulée par l'intervention d'un électro-aimant 30 50, dont le noyau mobile porte une pièce 51 agissant sur le levier 45. Les figs. 5, 6 et 7 représentent une variante de réalisation préférée du régulateur de vitesse et des moyens qui en règlent l'ac-tion. Suivant cette variante, le carter du 35 moteur comprend une douille perforée 100 coaxiale par rapport à l'arbre du moteur et traversée par une,petite tige coulissante 101. Une extrémité de cette tige 101 est articulée au bras 102 (fig. 7) oscillant autour d'un pivot 103 monté sur le vilebrequin du moteur et portant une masselotte.104 à une petite 40 distance de l'axe du moteur. Par conséquent, en augmentant 69 01512 -6- 2000864 la vitesse de rotation du moteur, la masselotte 104 applique une force proportionnellement croissante à la tige 101 dont l'extrémité extérieure repousse un "bras 105 solidaire d'un arbre transversal 106 (figs. 6 et 7); ce dernier est lui-même solidaire d'un "bras -107, relié au tirant 108, relié à son tour à un levier 140 ( fig. 6) qui commande le papillon du carburateur 20. Sur le même tirant 138 vient agir un levier 139 (5g 6) fixé à une extrémité de l'arbre 40 décrit précédemment, l'extrémité opposée de cet arbre 40 est reliée à un levier 152 (fig. 5) auquel est relié le ressort antagoniste 44 et sur lequel agit la partie extérieure 51 du noyau.de 1'électro-aimant 50. Le ressort 44 applique par suite "cLne force opposéë à celle exercée par la tige 101, c'est-à-dire, par le dispositif régulateur de vitesse centrifuge 102-104 sur le tirant actionnant le papillon du carburateur 20. La force exercée par le ressort 44 est réglée en agissant sur le levier 49 de telle sorte que l'équilibre entre les deux forces est atteint quand le moteur atteint sa vitesse de régime sous charge. En excitant 1'électro-aimant" 50, la pièce 51 solidaire de son noyau, s'abaisse en surmontant la force du ressort 44» par conséquent, la force exercée par le dispositif centrifuge 102-104 devient prépondérante et agit sur le papillon du carburateur 20, de manière à réduire la vitesse du moteur à la vitésse désirée de régime à vide. L'intervention de 1'électro-aimant 50 détermine ainsi le passage du .moteur de sa vitesse de régime sous charge à sa vitesse inférieure de régime à vide, vitesse qui peut être de l'ordre de 3 000 tours/min. par exemple, à savoir suffisamment basse pour réduire l'usure du moteur et la consommation du combustible, tout en étant suffisamment élevée pour permettre une accélération rapide et line reprise presque immédiate de la vitesse de régime sous charge. Les dispositifs déterminant cette intervention de l'électro-aimant sont représentés en fig. 8. Ils repliait un circuit 62 aux deux bornes du condensateur 34 ou directement au circuit de sortie 60-61 de l'alternateur, circuit dessiné en traits épais. Ainsi le circuit dérivé 62 peut servir à transmettre un signal électrique, en pratique une tension, qui indique si du coûrant est prélevé aux bornes 35, autrémënt dit si, le groupe est sous charge. L'absence.de ce signal'électrique. indique donc que le groupe opère à vide, à savoir sans 69 01512 -7- 2000864 aucune charge. Ce signal est appliqué au dispositif électronique représenté dans son ensemble en (D) et qui commande l'excitation de 1 *électro-aiaant 50. La génératrice auxiliaire de courant représentée dans son ensemble par (G) comporte, de 5 préférence, un volant magnétique d'un type bien connu, pour l'allumage d'un moteur à explosion pour motocyclettes légères et engins semblables, ainsi que pour l'alimentation du système d'éclairage de ces motocyclettes légères; il comporte, comme il est bien connu, deux enroulements 63 et 64 séparés, 10 dans lesquels le courant alternatif est engendré. L'enroulement 63|Par l'intermédiaire habituel de l'interrupteur 65 et du primaire du transformateur 66 en courant à haute tension, est utilisé classiquement pour produire l'étincelle dans la bougie d'allumage 67 du moteur. 15 L'autre enroulement 64 de la génératrice auxiliai re fournit un courant alternatif redressé par un semiconducteur 68 qui sert à l'excitation initiale de l'alternateur (A), par l'intermédiaire des connexions 69 et 70; après le démarrage, l'alternateur est auto-excité au moyen du circuit 71 bien con-20 nu. alimenté par le circuit 60, 61 de sortie de l'alternateur. Ce même courant redressé sert ensuite pour alimenter l'enroulement de IJélectro-aimant 50 par les circuits 72 et 73 qui sont reliés entre eux par l'intermédiaire du dispositif électronique (D), dès que le circuit de commande 62 ne reçoit plus le 25 signal indiquant qu'il y a consommation de courant aux bornes 35. Pratiquement, ce dispositif électronique (D) ne constitue rien d'autre qu'un interrupteur qui supprime toute connexion entre les circuits 72 et 73 lorsque le circuit 62 "50 reçoit effectivement le signal indiquant que le groupe fonctionne sous charge. Le dispositif électronique (D) peut être réalisé de différentes façons, bien connues de tout homme de l'art. Par exemple, il peut comporter un interrupteur intercalé entre 35 - les circuits 72 et 73 et qui s'ouvre sous l'effet de l'excitation d'un relais. La liaison entre le circuit dérivé 62 et le relais peut comprendre un dispositif retardant la fermeture du circuit 72-73 pendant une brève durée après la disparition du signal dans le circuit 62. 40 De préférence, le dispositif (D) et l'interrup- BAD ORIGINE . * 69 01512 -8- 2000864 teur sont réalisés de manière connue au moyen de circuits comprenant des composants électroniques solides. Un exemple de ces circuits est représente à l'intérieur du rectangle D dessins en traits mixtes sur la fig. g. Les circuits 72 et 73 5 sont reliés par un transistor (T,... ) l. la base duquel est appliqué un signal donné par un transistor)et le système retardateur peut présenter une constante de temps déterminée,par exemple, par un circuit comprenant au moins un condensateur (G.,) et une résistance (R^ ). Bien entendu, ce dispositif peut 10 comprendre des circuits différemment réalisés, suivant l'importance de l'amplification et de la sensibilité à considérer, à savoir pratiquement suivant la puissance fournie par l'alternateur et l'importance de la variation entre les conditions correspondant à la présence et à l'absence de charge. En ou-15 tre, le circuit retardateur peut comprendre des moyens tels qu'un condensateur variable permettant le réglage de la durée du retard, par exemple, suivant le type de travail de soudage à effectuer et encore suivant les conditions de travaille l'appareillage électrique relié aux bornes 35 et susceptible 20 d'être alimenté par le groupe motogénérateur. i 69 01512 -9- 2000864 REYEMPIOAIflOHS 1. Groupe électrogène avantageusement portatif, alimentant en courant électrique des appareillages consommant le courant par intermittences tels que des dispositifs de sou- 5 dure, ce groupe, du type comprenant un moteur à combustion interne, une génératrice actionnée par ce moteur et un régulateur de vitesse susceptible de stabiliser le moteur à une vitesse déterminée de régime sous charge pour la fourntiiure d'énergie électrique, étant caractérisé par le fait qu'en l'ab-10 sence de toute absorption de courant par un tel appareillage, le régulateur de vitesse est soumis â une commande auxiliaire qui l'oblige à ramener le moteur à une vitesse inférieure ou sriteBse de régime à. vide, la vitesse de régime supérieure sous charge étant rétablie à la suite du rétablissement de 15 la consommation de courant, par l'appareillage considéré. 2. Groupe électrogène suivant la revendication i 1, caractérisé par un dispositif retardant l'intervention de la commande auxiliaire pendant un bref délai succédant à la disparition de l'absorption et de la consommation de courant. 20 3. Groupe électrogène suivant la revendication 1, caractérisé par le déclenchement d'un signal agissant éventuellement avec retard sur le régulateur de vitesse et assurant la commande auxiliaire* ce signal provenant du circuit de sortie de la génératrice lorsque aucune énergie n'est pré-25 levée sur ledit circuit. 4. Groupe électrogène suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la commande auxiliaire comprend un dispositif électromagnétique tel qu'un électro-aimant à noyau mobile. 30 5. Groupe électrogène suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la génératrice est un alternateur produisant un courant à haute fréquence et dont le circuit de sortie comprend un condensateur de réglage en phase. 6. Groupe électrogène suivant les revendications 35 3 et 5» caractérisé par le fait que le signal électrique est prélevé par l'intermédiaire d'un circuit dérivé aux bornes du condensateur, ce signal agissant éventuellement sur le régulateur de vitesse par l'intermédiaire d'un électro-aimant. 7. Groupe électrogène suivant l'une quelconque ^ • . r -1 V MîiîO bad °Rigins 69 01512 -10- 2000864 des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le régulateur de vitesse comprend un dispositif mécanique développant une force proportionnelle à la vitesse du moteur et agissant sur l'alimentation de ce dernier, de manière à 5 modifier sa vitesse de régime sous charge à 1'encontre d'une - force élastique tendant à faire croître la vitesse, la vitesse de régime sous charge du moteur étant déterminée par 1'équilibre de ces forces, tandis que la commande auxiliaire agit en cas d'absence de consommation de courant, de manière à déplacer 10 cet équilibre vers des conditions déterminant une vitesse inférieure de régime à vide. 8. Groupe électrogène suivant la revendication 7» caractérisé par le fait que la force élastique agissant sur le régulateur étant produite par un ressort, la commande auxi-15 liaire, constituéeéventuellement par un électro-aimant suivant la revendication 4 annule ou réduit la force exercée par ledit ressort dans le sens d'une augmentation de la vitesse du moteur. 9. Groupe électrogène suivant les revendications 7 et 8 caractérisé par le fait que le ressort est relié à un 20 point réglable d'un levier de manoeuvre assurant le réglage de la force élastique agissant sur le régulateur et, par conséquent, de la vitesse de régime sous charge du moteur. 10. Groupe électrogène suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que 1'électro-aimant ou autre dis- 25 positif électromagnétique est alimenté par un circuit, par exemple un circuit associé au-circuit de sortie de la génératrice, la fermeture de ce circuit d'alimentation étant déterminée par le signal suivant la revendication 3. 11. Groupe électrogène suivant la revendication 30 10, caractérisé par le fait que la fermeture du circuit alimentant le dispositif électromagnétique est provoquée par au .moins un transistor rendu conducteur ou non conducteur par l'application sur sa base d'une grandeur électrique produite par la présence ou l'absence du signal. 35 12. Groupe électrogène suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le moteur à combustion interne est un moteur à explosion associé à une génératrice électrique du type à volant magnétique, engendrant indépendamment des courants dans deux enroulements, 40 l'un des courants servant à l'allumage de la ou ies bougies du bad original 69 01512 -11- 2000864 moteur, et l'autre courant servant à l'éxcitation du disposi~ tif électromagnétique suivant la revendication 1g. Groupe électrogène suivant les revendications 2 et 3» caractérisé par le fait que le dispositif retar-5 dateur est constitué par un circuit reliant le circuit fournissant le signal, tel que le circuit dérivé suivant la revendication au circuit alimentant le dispositif électromagnétique suivant la revendication 10, ce circuit du dispositif retardateur comprenant au moins un condensateur et au moins 10 une résistance électrique. BAD oRfQlNAi