Brevet FR2373692A1 — publié le 19780707

La présente invention concerne les appareils destinés à augmenter la pression des gaz, notamment de la pression atmosphèrique à une valeur déterminée. On cognait de nombreux types-de compresseurs destinés à cette fonction, il en existe trois genres prinçipaux: 1/ Les compresseurs volumétriques dans lesquels le gaz est reçu dans un espace clos dont on réduit mécaniquement le volume, ou qui est déplacé de manière à transporter son contenu dans la ozone où le gaz est sous pression. 2/ Les compresseurs centrifuges dans lesquels on soumet le gaz à un mouvement rapide de rotation, de telle sorte qu'une vitesse se crée sous l'influence de la force centrifuge, cette vitesse est ensuite transformée en pression suivant le processus qui a été examiné prdeédemment. 3/ Les compresseurs hélicoïdes dans lesquels une vitesse est communiquée au gaz au moyen de surfaces matérielles se déplaçant dans une direction qui fait un certain angle avec leur plan tangent, vitesse destinée à être transformée en pression. I1 existe de plus des appareils dans lesquels on produit la compression d'un gaz au moyen d'un jet fluide à grande vitesse: ce sont les trompes. Pour alimenter des engins pneumatiques à une pression dg l'ordre de CINQ à DIX bars, les compresseurs volumétriques sont les plus couramment employés; ils aspirent de l'air à l'atmosphère et le porte à une certaine pression suivant un nombre d'étages de compression variant généralement selon la pression finale à obtenir et l'appréciation du travail nécessaire à l'obtention d'un débit déterminé. Les compresseurs sont toujours des machines menées, soit par un moteur électrique, soit par un moteur thermique; dans tous les cas ils reçoivent le mouvement nécessaire pour vaincre la compression de l'air. Les ensembles composés d'un compresseur volumétrique entraîné par un moteur thermique sont très répandus, ce sont les motocompresseurs. Ils dispensent des nuisances provenant du bruit causé par l'échappement des gaz branlés du moteur auquel s'ajoute le bruit occasionné par l'aspiration du compresseur. La perte de rendement due à la transmission du couple moteur et au grand nombre de pièces en mouvement nécessite la présence d'un moteur de puissance supérieure à la puissance absorbée par le compresseur. De plus, la toxicité des gaz d'échappement des moteurs est une raison défavorable à l'utilisation de ces groupes dans certains lieux. On connait des procédés d'alimentation des moteurs à combustion interne en carburant gazeux; à titre d'exemple, le propane a déjà été utilisé comme carburant: son innocuité, l'absence d'additifs toxiques dans sa composition, ses qualités antipollution résultant de la "propreté" de ses produits de combustion caractérisée par une teneur négligeable en produits polluants ou nocifs, en font un combustible de choix. Ces moteurs utilisent et transmettent l'énergie développée par l'inflammation d'un mélange de gaz et d'air, et les gaz brûlés sont évacués à l'atmosphère en pure perte malgré l'énergie résiduelle qu'ils contiennent. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter les inconvénients des procédés connus pour fournir l'énergie nécessaire à des engins pneumatiques: nécessité pour le compresseur d'etre asservi à un système moteur d'une part, dispersion à l'atmosphère de toute l'énergie se trouvant dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ainsi que de l'augmentation du niveau sonore qui en résulte d'autre part. Pour mettre en oeuvre le procédé, l'invention propose un dispositif caractérisé en ce que l'appareil se donne son mouvement dans les meilleures conditions d'obtention de rendement, en supprimant toute source de nuisance. La figure unique annexée est une vue schématique d'une forme de réalisation de l'invention. Deux ensembles alternatifs attelés à la même manivelle 1 se meuvent dans un bâti carter étanche 2 surplombé de deux cylindres 3 et 4. Le cylindre 3 est fermé à sa partie supérieure par une culasse 5 dans laquelle débouchent deux conduits 6 et 7 obstrués par des soupapes 8 commandées par un système de cames 9 entraînées par la manivelle. Le cylindre 3 témoigne de la disposition habituelle de celui d'un moteur à explosion à quatre temps; la bougie d'allumage 10 est reliée à un allumeur 11. Un mélangeur 12 est relié à Im silencieux-filtre d'aspiration d'air à l'atmosphère 13. et par le tube 14 à une réserve de carburant gazeux mise en communication par dépression; la tubule re 6 le met en communication avec le cylindre 3. Le cylindre 4 témoigne de la disposition habituelle-de celui d'un cylindre de compresseur volumétrique à piston simple effet; il est coiffé d'une culasse 15 dans laquelle deux chambres 16 et 17 sont mises en communication avec le cylindre par l'ouverture de clapets disques automatiques, l'un d'aspiration 18, l'autre de refoulement 19. Un système de régulation pneumatique 20 permet de maintenir le clapet 18 ouvert. La tubulure 7 met en communication le cylindre 3 avec un échangeur de température 21 ou avec l'atmosphère par le passage au travers d'une soupape 22 commandée par un système d'ouverture 23 analogue au système 20, en communication à un servo-regulateur 24 par le tube 25, lequel peut être purgé par l'orifice 38. Le présent exemple de réalisation de l'invention montre un échangeur de température 21 du type air ambiant comme agent de refroidissement; un ventilateur 26 entraîné par la manivelle 1 intensifie le passage de l'air au travers des éléments de l'échangeur. Une tubulure 27 relie l'échangeur 21 à un épurateur 28 luimême en communication avec la chambre 16 par la tubulure 29. La tubulure 30 relie la chambre 17 avec un réservoir 31. Une soupape de sûreté 32 en communication avec le réservoir 31 est réglée légérement au-delà de la pression maximum envisagée lors de l'utilisation des gaz au passage du robinet 34. Un régulateur 35 agit sur le mélangeur 12 par un jeu de tringlerie 36; il est en communication avec le réservoir 31 par le tube 37. Un manomètre 39 indique la pression à l'intérieur du réservoir 31. Les bielles 40 et 41 sont articulées sur la même manivelle 1; leur pied tourillonne sur les axes 42 et 43 solidaires des pistons 44 et 45. Un système de lubrification et de refroidissement assurent au dispositif un fonctionnement non limité dans le temps. La manivelle 1 ayant reçu une impulsion de rotation par un moyen de démarrage classique, celle-ci reçoit son mouvement de par l'ensemble cylindre 3 piston 44 et bielle 40 qui se comporte comme un moteur à explosion en ce aui concerne les trois premiers temps du cyele: 1/ aspiration 2/ compression 3/ explosion détt!9e. Le conduit 6 alors mis en dépression permet le remplissage du cylindre 3 par un mélange d'air atmosphèrique et de gaz combus tible convenablement dosé dans le mélangeur 12, selon une quantité réglée par le régulateur 35. Ici s'arrête la comparaison avec un moteur à explosion carburant au gaz; en effet lors du quatrième temps, le piston 44 refoule les gaz dans le conduit 7 et les dirige vers le refroiduF seur 21 où ils vont abandonner une partie de leurs calories et en ressortir en un état de pression intermédiaire entre la pression atmosphérique et Qa pression souhaitée dans le réservoir 31. Une fois refroidi/les gaz sont admis par la tubulure 27 à l'épurateur 28 au travers duquel ils se désodorisent, et sont ensuite conduit par la tubulure 29 à la chambre 16 de la culasse 15. La manivelle 1 et la bielle 41 actionnent le piston 45, et les gaz sont aspirés de la chambre 16 dans le cylindre 4 ; le piston 45 les refoule ensuite dans la chambre 17 au travers du clapet 19 , alors que le clapet 18 se referme automatiquement, puis dans le réservoir 31 par la tubulure 30 Le robinet 34 est ouvert, et le tube 33 livre le passage des gaz compriméivers l'utilisation, à une pression dont la valeur maximum est affichée par le réglage du servo-régulateur 24. Si la pression dans le réservoir 31 vient à approcher la pression maximum choisie, le régulateur 35 , en communication avec le réservoir 31, agit sur le mélangeur 12 afin de réduire la section de passage du mélange et par là-même réduire la vitesse de révolution de la manivelle 1 Si la pression dans le réservoir 31 vient à atteindre '-a pression maximum choisie, le servo-régulateur 24 met en communication le tube 25 avec le réservoir 31 , et les systèmes de régulation 20 et 23 sont actionnés et maintiennent ouverts , et le clapet d'aspiration 18 , et la soupape de mise à l'air libre 22. Dans cette position, les gaz refoulés par le piston 44 sont évacués à l'atmosphère par l'orifice 39, et le cylindre 4 est dcom- pressé le clapet automatique de refoulement 19 faisant office de clapet de retenue. Cette position est maintenue tant que la pression dans le réservoir 31 n'aura pas baissée à une valeur telle que le servorégulateur ferme alors la communication avec le réservoir 31 et permet la purge à l'atmosphère du tube 25 par l'orifice 38 , ce qui a pour conséquence de ramener les systèmes de décompression 20 et 23 dens une position de repos, et de permettre au disposi tif de l'invention de reprendre sa fonction. Le dispositif suivant l'invention permet donc de maintenir une certaine pression des gaz dans le réservoir 31, ces gaz étant utilisés dans un mécanisme récepteur qui utilisera l'énergie fournie par leur détente. Les engins, appareils et outils pneumatiques utilisent un gaz comprimé présentant certaines qualités définies plus particulièrement selon les applications. Dans le domaine industriel et génie civil, il est recommandé que le gaz soit propre, inodore, exempt d'huile et d'eau selon des valeurs admises par la pratique et compatibles avec l'utilisation qui en est faite. Le procédé et dispositif de l'invention permet l'élabora- tion d'unités autonomes rationnelles pour comprimer-des gaz destinés à alimenter des outils, appareils et engins pneumatiques dans des conditions de confort et d'économie. Une autre forme de réalisation de l'invention consiste en ce que le système alternatif puisse être à double effet, c'est à dire que les deux faces des pistons soient utiles; de même un système rotatif peut être envisagé. De plus le refroidisseur intermédiaire peut utiliser de l'eau comme agent de refroidissement. En l'état de nos connaissances dans le domaine des gaz utilisés comme carburant, le propane autorise, de par ses qualités, son emploi dans le présent dispositif à titre préférentiel. REVENDICATIONS 1 - Procédé et dispositif permettant de compresser les gaz résultant de la combustion d'un mélange d'air et de gaz combustible, caractérisé en ce que l'énergie produite par cette combustion est seule utilisée. 2 - Procédé et dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit de la combustion, porté à une pression convenable, sert de fluide moteur pour transporter l'énergie produite à des appareils récepteurs. 3 - Procédé et dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la détente des gaz peut être utilisée dans des appareils récepteurs comme source d'énergie. 4 - Procédé et dispositif selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que 1'alimedEation d'engins, appareils et outils pneumatiques est réalisée rationnellement.