Brevet FR2464388A1 — publié le 19810306

Les petits compresseurs d'air débitant moins de 20 ou 30 m3/heure sont souvent entrainés par des moteurs électriques. Ces moteurs peuvent présenter un faible couple de démarrage, en particulier lorsqu'il s'agit de moteurs monophasés à rotor en court-circuit (à "cage d'écureuil") dont le couple de démarrage est donné par un enroulement auxiliaire sur le stator et couplé à un condensateur de démarrage. Le couple de démarrage faible fait qu'on est très vite limite en puissance pour ces compresseurs ; à titre d'exemple, pour des moteurs monophasés 220 volts, à partir d'une puissance de l'ordre de 1 kilowatt les installations électriques habituelles sont insuffisantes, la tension aux bornes du moteur chutant souvent de 220 volts à quelques 130 à 160 volts lors de l'appel de courant de démarrage ; si le réservoir du compresseur est gonflé à des pressions de l'ordre de 6 à 8 bars, le moteur tourne au ralenti sans pouvoir se lancer à sa vitesse synchrone ; il consomme un très fort courant et grille treks rapidement. Pour aider le compresseur à se lancer on le fait en général démarrer sur une tuyauterie mise préalablement à la pression atmosphérique afin de diminuer la charge du moteur. Cette "mise à vide de la tuyauterie" se fait souvent par une tuyauterie reliée à une soupape d'un contacteur manométrique ; lorsque la pression dans la cuve atteint une valeur prédéterminée, par exemple 10 bars, le contacteur manométrique coupe l'alimentation monophasée en ouvrant simultanément un clapet de décharge ; ce clapet laisse échapper l'air comprimé contenu dans la tuyauterie reliant le compresseur au clapet antiretour.Lorsque la pression dans la cuve descend au dessous d'un certain seuil, par exemple 7 bars, le contacteur manométrique se réenclenche : le moteur électrique est alimenté et le clapet de décharge se ferme ; le compresseur commence donc à comprimer l'air sur une tuyauterie initialement à la pression atmosphérique, et non à la pression du réservoir. Cette méthode se révèle très vite insuffisante car la tuyauterie, à moins d'avoir une dimension démesurde est trop rapidement pleine, avant mime que le moteur ait atteint son régime synchrone. Il est donc nécessaire d'augmenter le temps pendant lequel l'air de la tuyauterie reste à une pression proche de la pression atmosphérique. L'objet de la présente invention est une soupape permettant de créer une fuite d'air sur la tuyauterie pendant un temps suffisant pour que le moteur électrique puisse atteindre son régime normal. Le principe de l'invention consiste à créer une fuite d'air calibrée, cette fuite venant s'obturer après quelques secondes par l'action d'un piston soumis à la pression limitée régnant dans la tuyauterie. La fuite d'air permet de maintenir le volume d'air de la tuyauterie en sortie de compres seur à une pression suffisamment faible pour que le moteur entrainant le compresseur démarre facilement. Le retard à la fermeture de la fuite d'air est obtenu par le délai de passage d'un second fluide, gazeux ou de préférence liquide, à travers une seconde fuite calibrée pratiquée dans un deuxième piston solidaire du premier. Une réalisation du principe de l'invention est schématisé par la figure 1. L'orifice K est relié à la tuyauterie, entre la sortie du compresseur et le clapet anti-retour. Le piston A, de section S1, coulisse précisemment dans le cylindre G. Les pistons B et C, de section S2, coulissent précisemment dans le cylindre H. Les 3 pistons sont reliés solidement par une tige D. Une fuite calibrée E laisse l'air comprimé stéchapper vers la chambre V2 de telle sorte que la pression dans la chambre de volume variable V1 reste assez faible, à une valeur P1 lorsque le moteur tourne à son régime normal, et ceci jusqu'au moment où le joint M vient obstruer hermétiquement la fuite E. Une fuite J, importante, maintient la pression dans le volume V2 à la pression atmosphérique. Les volumes V3 et V4 sont remplis d'un fluide P, de préférence un liquide telle qu'une huile de viscosité donnée ; ils sont en communication par une fuite calibrée F. Le piston C assure la séparation dynamique du fluide P du flux d'air traversant le volume V2 afin d'éviter un entrainement du fluide, par turbulence à travers J. Le piston C comporte une petite fuite d'air Q qui permet de maintenir la pression d'air dans le volume V5 à la pression atmosphérique. Un ressort R pousse l'ensemble solidaire des 3 pistons vers le haut. Lorsque la pression dans la chambre V1 est la pression atmosphérique, la face supérieure du piston A appuie sur le rebord L avec une force f1 yers le haut. Lorsque la face inférieure du piston E appuie sur M le ressort R est comprime et exerce une force f2 vers le haut. La pression minimum P2 s'exercant sur le cylindre A et nécessaire pour assurer l'obturation de la fuite E a une valeurP2 = f2/S1. Le ressort R est choisi pour que f1 ne soit pas nulle mais que P2 reste ìnférieureà P1 FONCTIONNEMENT : SITUATION AVANT DEMARRAGE : la pression dans le réservoir a une valeur suffisante, par exemple 9 bars, pour que le contacteur manométrique soit déclenché, le moteur électrique tétant donc pas alimenté en courant, et le clapet de décharge étant ouvert, ce qui met la tuyauterie et la chambre V1 à la pression atmosphérique ; le piston E est en position haute, en appui sur le rebord L. DEMARRAGE : lors de l'utilisation de l'air comprimé la pression dans le réservoir baisse jusqu'a' la valeur d'enclenchement du contacteur manomé- trique (choisie à 7 bars). Le moteur électrique est alors alimente et le clapet de décharge du contacteur manométrique se ferme. Le moteur se lance en entrainant le compresseur ; le compresseur comprime l'air dans la tuyauterie et dans le volume V1 ; la fuite E empêche la pression dans la tuyauterie de dépasser la valeur P1 ; pour cette valeur P1 le moteur électrique n'est pas trop sollicité ce qui lui permet d'atteindre sa vitesse de régime en un court délai tl. L'ensemble des pistons A, B, C, commence à descendre sous l'effet de lapression s'exercent sur le piston E, cette pression étant suffisante pour contrecarrer la force exercée par le ressort R. Le mouvement des pistons est ralenti par la pression exercée par le fluide P sur le piston B, le fluide P stécoulant lentement vers le haut a travers la fuite F. Après un certain temps tr la face inférieure du piston E entre en contact avec le joint M, obturant la fuite E. La pression dans la tuyauterie monte alors à une valeur légèrement supérieure à celle de la cuve afin de vaincre le frein du au clapet anti-retour. ARRET : lorsque la pression dans le réservoir atteint une valeur déterminée (choisie égale à 10 bars à titre d'exemple) le contacteur manomé- trique coupe l'alimentation du moteur, le clapet du contacteur manométrique s'ouvre ; la tuyauterie et la chambre V1 sont mises à la pression atmosphé- rique. Le ressort R pousse alors le piston vers le haut ; celui-ci remonte lentement, à mesure que le fluide Q s'coule vers le bas à travers l'orifice F. En fin de course la face supérieure du piston E vient buter contre le rebord L, en attente d'un nouveau démarrage. La figure 4 montre la valeur du courant dans le moteur dans différentes circonstances. est la pointe de courant de démarrage observée lorsque le compresseur débite sur une tuyauterie restant & la pression åtmosphérique. La courbe o donne la valeur du courant lorsque le compresseur n'est pas muni de la soupape faisant l'objet de la présente invention et lorsque la tension aux bornes du réseau baisse trop lors du démarrage du compresseur le moteur n'arrive pas à se lancer et est soumis à un surcourant 13. La courbe t donne la valeur du courant lorsque le compresseur n'est pas muni de la soupape mais lorsque le réseau est suffisamment stable pour pour permettre malgré tout le lancement du moteur électrique. Le moteur se stabilise à sa vitesse de régime et le courant dans le mateur prend une valeur I1 correspondant à la puissance demandée par le compresseur à la pression de démarrage choisie (7 bars). La courbe Y donne la valeur du courant lorsque le compresseur est muni de la soupape faisant l'objet de la présente invention. Le moteur se lance et atteint -son régime en un temps tl ; le courant prend alors une valeur I2 correspondant à la puissance demandée par le compresseur à la pression P1. Au temps tr la soupape se ferme et le compresseur débite alors dans la tuyauterie à la pression du réservoir (choisie à 7 bars) ; à cet instant le moteur tourne à son régime et bénéficie de son inertie ; le courant dans le moteur monte alors à la valeur I1 puis croit lentement à mesure que la pression dans le réservoir augmente. REVENDICATIONS -1- dispositif facilitant le démarrage des compresseurs d'air entrainés par moteur, particulièrement par moteur électrique à faible couple de démarrage tel que les moteurs monophasés à condensateur de démarrage, et caractérisé par une première fuite calibrés maintenant la pression dans la tuyauterie au sortie du compresseur à une faible valeur, pendant un temps plus grand que le temps nécessaire au lancement du moteur. -2- dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la pression en amont de la première fuite calibrée, bien que faible, est suffisante pour agir sur un piston mobile et entrainer son déplacement jusqu'8 une position où la première fuite calibrée est obstruée. -3- dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par la présence d'une deuxième fuite calibrés laissant passer un fluide à une vitesse déterminée, la vitesse de passage de ce fluide retardant pendant un certain temps le mouvement du piston de la revendication 2 et donc la fermeture de la première fuite calibrée. -4- dispositif selon la revendication 1 à 3 et caractérisé par le fait qu'il est connecté à une tuyauterie sortant d'un compresseur d'air dont la mise à la pression atmosphérique de l'air de la tuyauterie est faite par un dispositif annexe lorsque la pression dans le réservoir d'air comprime atteint une certaine valeur. -5- dispositif selon les revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'un dispositif de rappel, dont la force est insuffisante pour contrecarrer le lent mouvement de fermeture de la première fuite calibrée, exerce une force de rappel permettant la réouverture de la première fuite calibre lorsque l'air de la tuyauterie au sortie du compresseur est ramené à la pression atmosphérique.