Brevet FR2502707A1 — publié le 19821001

La présente invention concerne une installation d' air comprimé, comportant un compresseur entrainé par un moteur électrique et relié par une conduite de refoulement à un réservoir à pression, auquel est associé un interrupteur manométrique lui-même relié à la conduite de refoulement par une conduite de commande, des moyens de décompression actionnables par le coulisseau de manoeuvre de l'interrupteur étant prévus dans cette conduite pour faire disparattre la pression dans la conduite de refoulement et une soupape étant prévue pour réduire temporairement la pression dans cette dernière pendant la période de démarrage du moteur électrique, soupape qui agit en fonction de l'écoulement du fluide et qui est munie d'un piston monté flottant dans le courant d'air comprimé, associé à un ressort et apte à être amené contre son siège par le dit courant lorsque la vitesse d'écoulement de celui-ci atteint une valeur prédéterminée. I1 est connu de prévoir dans les installations d'air comprimé de ce type des moyens de décompression sous la forme d'une petite soupape à obturateur sphérique, qui est actionnée mécaniquement par le coulisseau de manoeuvre de 1' interrupteur manométrique. Si ce dernier est fermé et laisse donc passer le courant qui alimente le moteur électrique la soupape de décompression est fermée elle-aussi. Si l'interrupteur est ouvert, mettant le moteur hors tension, le coulisseau de manoeuvre amène mécaniquement la soupape de décompression en position ouverte, de sorte que la conduite de refoulement n'est plus sous pression. Lorsqu'an désire remettre l'installation en marche, le moteur électrique n' a donc pas à travailler dans sa phase de démarrage contre une pression qui règne dans la conduite reliant le compresseur au récipient. I1 s'est révélé toutefois que l'aide ainsi apportée au moteur électrique lors de son démarrage est dans de nombreux cas insuffisante. C'est ce qui arrive notamment lorsqu'on travaille a de basses températures, qui rendent pénible le démarrage du compresseur, ou lorsque la tension du secteur est inférieure a la normale.Un cas où des problèmes particulièrement difficiles se présentent est celui où le volume de la conduite de refoulement est particulièrement petit, ainsi que celui - qui s' ajoute éventuellement au précédent - où l'on utilise de petits compresseurs d' un débit très élevé, qui sont actionnés par des moteurs a courant alternatif et, comme cela se produit de plus en plus souvent dans le secteur artisanal et sur les chantiers de construction, doivent alimenter un nombre croissant d'outils pneumatiques.Dans les installations de ce genre, le compresseur a, pendant la phase de démarrage, rempli si rapidement la conduite de refoulement, même préalablement vidée de tout son air comprimé, que le moteur électrique, encore en régime de démarrage, est fortement chargé, avec pour résultat que son couple de démarrage, dans cette phase, n'est plus suffisant et que le moteur cale avant même qu'il ait atteint sa vitesse nominale. Or il est maintenant connu d'apporter pour ces casla au moteur électrique une aide au démarrage particulière sous la forme d'une soupape à part, qui permet de diminuer temporairement la pression dans la conduite de refoulement pendant que le moteur démarre. On utilise pour cela des soupapes dont le fonctionnement est lie à l'écoulement du fluide et qui comportent un piston monté flottant dans le courant d'air comprimé, auquel est associé un ressort, et qui peut être amené par ce courant contre son siège lorsque la vitesse d'écoulement atteint une valeur prédéterminée. Le temps désiré jusqu'à la fermeture de cette soupape est déterminé à la fois par la force du ressort, la forme du piston et la section de passage pour l'écoulement du fluide. La présence de cette soupape supplémentaire complique l'installation. Elle doit être montée avec beaucoup de difficultés, soit sur le compresseur lui-même, soit, le plus souvent, dans une dérivation de la conduite de refoulement. Les moyens de décompression doivent toujours être utilisés entièrement. Sans eux, après chaque arret de l' installation, toute la pression qui règne dans la conduite de refoulement continuerait à s 'exercer tout d'abord sur le piston de cette soupape, qui, dans la phase de démarrage, était appliqué contre son siège, de sorte que la dite soupape ne pourrait s'ouvrir d'elle-même. L'invention a donc pour objet de simplifier considérablement la construction des installations de compression de ce type. A cet effet, dans l'installation selon l'invention, la soupape pour la réduction temporaire de la pression pendant la phase de démarrage du moteur électrique est conformée en même temps en soupape de décompression et est montée à cet effet dans la conduite de commande, et, à son piston, est associée une tige-poussoir de manoeuvre, qui, dans la position de fermeture du piston, salle dans la partie du parcours du coulisseau de manoeuvre de l'interrupteur où ce coulisseau se trouve peu avant sa position d'ouverture. Dans cet agencement, on n'utilise qu'une seule soupape, qui remplit à la fois la fonction de décompression dans le sens d'une suppression de la pression dans la conduite de refoulement lorsque l'installation est mise hors tension par l'interrupteur et celle d'aide au démarrage pour le moteur électrique. Si, lors de la mise hors tension de l'installation, le piston de la soupape est décollé légèrement de son siège par l'actionnement du coulisseau de manoeuvre de l'interrupteur, la pression disparait complètement dans la conduite de refoulement, de sorte que dans cet état de cette conduite, le piston peut ensuite tomber complètement. Lors de la remise en marche de l'installation, il n'est ramené dans sa position de fermeture que lorsque la vitesse d'écoulement du courant d'air comprimé atteint la valeur qui correspond au temps d'attente fixé. Jusqu'à ce moment-là, le moteur électrique n'a pas à travailler contre la pression de fonctionnement normale. Le temps d'attente est choisi de façon que le moteur puisse toujours atteindre sa vitesse nominale. Cet agencement présente en outre l'avantage d'une indépendance pratiquement totale par rapport au volume de la conduite de refoulement, ce qui laisse une liberté complète en matière de construction et permet, en cas de nécessité, d'utiliser une conduite de refoulement extrêmement courte et d'un petit diamètre. Une soupape auxiliaire peut être prévue à l'intérieur du piston creux et la tige-poussoir est alors associée à cette soupape auxiliaire. Un tel agencement est très avantageuse dans les grandes installations, qui travaillent avec des pressions élevées. Dans de telles installations, il peut en effet arriver que la pression de travail qui s'établit sur le piston lors de la mise hors tension et qui est multipliée par la surface de la face en bout du piston ne permette plus au coulisseau de l'interrupteur de fournir l'effort suffisant pour décoller si légèrement que ce soit le piston de son siège. On fait alors agir le coulisseau sur l'obturateur de la soupape auxiliaire du piston, la pression dans la conduite de refoulement disparais et le piston peut tomber. D'autres caractéristiques concernent la possibilité de régler le temps d'intervention, c'est-à-dire le moment où la vitesse d'écoulement est suffisante pour entrainer le piston. Elles prévoient la posJibilitd de changer le ressort de rappel du piston, mais aussi de faire varier la section de passage du courant de fluide, par exemple au moyen d'un papillon dont la position est réglable de l'extérieur. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de cette installation: Fig. 1 est un schéma-bloc d'une installation de compression d'air selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe axiale d'une soupape servant à la fois à la décompression totale et à la réduction de pression temporaire dans la conduite de re Fig. 3 est une vue en coupe axiale d'une autre forme d'exécution de cette soupape. L'installation d'air comprimé selon l'invention comprend un compresseur 1, qui est entrainé en rotation par un moteur électrique 2, par exemple un moteur à courant alternatif. Le compresseur 1 est relié par une conduite de refoulement 2 munie d'un clapet antiretour 4 a' un récipient à pression 5, qu'il alimente en air comprimé. Ce récipient 5 est, de son côté, relié à un interrupteur manométrique 6, qui possède des contacts électriques dont 1' ouverture et la fermeture sont assurées par un coulisseau. L'interrupteur 6 est à son tour relié à la conduite de refoulement 2 par une conduite de commande 7, en amont du clapet antiretour 4. Dans la conduite de commande 7 est montée au voisinage de l'interrupteur manométrique 6 une soupape 8, qui, actionnée par ce dernier lorsqu'il met l'installation hors tension, fait disparaître la pression dans la conduite de refoulement 2 et, en outre, pendant la phase de démarrage de l'installation, diminue la pression dans cette même conduite pendant une durée déterminée pour soulager le moteur électrique 2 et lui permettre d'atteindre sa vitesse nominale sans risque de caler. Une première forme d'exécution de cette soupape 8 est représentée à la figure 2. On peut y voir qu'elle comporte un corps 9, muni d'un raccord 10 pour le branchement de la conduite de commande 7. Dans ce corps 9 est monté un piston hexagonal 11. Grâce à sa forme, ce piston est pratiquement monté flottant dans un courant d'air comprimé qui arrive de la conduite de commande 7 à travers le raccord 10, passe le long de la face périphérique du piston hexagonal, traverse une ouverture centrale 12 du siège élastique avec lequel coopère le piston et s'échappe à l'extérieur par un orifice de sortie 14. Le piston 11 est soumis l'action d'un ressort 15. Le piston 11 est en outre lié par adhérence à une tige-poussoir de manoeuvre 6. Celle-ci présente une extré mité amincie , qui traverse l'ouverture centrale 12 du siège 13 en laissant libre un espace annulaire pour le passage du flux d'air et par laquelle elle repose sur un prolongement vers le haut du piston 11. La tige-poussoir de manoeuvre 16 est, à son autre extrémité, liée par adhérence au coulisseau 17, qui ferme et ouvre les contacts 18 de 1 interrupteur manométrique 6.L'ensemble est agencé de façon que dans la position de fermeture du piston 1t, c'est-à-di re lorsque le prolongement vers le haut de celui-ci est appliqué contre le siège 1), la tige-poussoir 16 est, comme cela est représenté en trait mixte, repoussée vers le haut suffisamment pour que son extrémité saille dans la partie du parcours du coulisseau 17 que ce dernier franchit juste avant d'atteindre sa position d'ouverture, dans laquelle il libère les contacts 18. Si, dans cette forme d'exécution, l'interrupteur 6 met l'installation hors tension au moment où la pression préalablement fixée et désirée est atteinte dans le récipient 5, le coulisseau 17 en ouvrant les contacts 18 repousse la tige 16 et force ainsi le piston îi a décoller légèrement de son siège 13, de sorte que la conduite de refoulement 2 est reliée à l'orifice de sortie 14 par la conduite de commande 7 et n'a plus de pression. Lorsque l'installation est remise sous tension, le coulisseau 17 se déplace vers le haut pour fermer les contacts 18, mais pendant un temps prédéterminé, le piston ii est maintenu écarté de son siège par la force du ressort 15 et le courant d'air passe le long de sa face périphérique jusqu'au moment désiré, où la vitesse d'écoulement de cet air comprimé est suffisamment élevée pour entraîner vers le haut le piston 11 contre la force du ressort 15 et l'appliquer contre son siège 13, en repoussant aussi vers le haut la tige-poussoir 16. Ce moment est déterminé par la force du ressort 15 et/ou la forme de la section du piston 11, en combinaison avec la configuration de la paroi du corps 9 qui entoure celui-ci, et il est choisi de façon que le moteur électrique 2 soit assuré de pouvoir atteindre sa vitesse nominale. Une autre forme d'exécution de cette soupape est représentée à la figure 3, où elle est désignée par la référence générale 8'. Dans le corps de soupape 9' qui est muni d'un raccord 1 pour le branchement de la conduite de commande 7, est monté un piston li', qui, dans ce cas aussi est flottant, c'est-à-dire de façon que le courant d'air comprimé puisse circuler le long de sa face périphérique et, lorsque sa vitesse d'écoulement est suffisante, au bout d'un temps prédéterminé, l'entratner vers son siège 13', pour l'appliquer contre celui-ci, des orifices d' échappement 14' étant, ici aussi, prévus dans le corps X et le piston 11' étant soumis à la force de rappel d'un ressort 15'. Cette forme d'exécution diffère cependant de la précédente en ce que le piston 11' est un piston creux, à 1' intérieur duquel est monté un clapet auxiliaire , dont l'obturateur est constitué, par exemple, par une bille 20, qui est appliquée par un ressort 21 contre un siège Elas- tique 22. Dans cette forme d'exécution, la tige-poussoir de manoeuvre 16, qui assure la transmission du mouveient entre le coulisseau de l'interrupteur et l'équipage mobile de la soupape 8', n'agit pas directement sur le piston 11', mais sur le clapet auxiliaire li Son extrémité amincie repousse la bille 20 contre la force du ressort 21. Dans cette forme d'exécution, lorsque le coulisseau 17 se déplace vers le bas pendant l'ouverture de l'interrupteur 6, il ouvre tout d'abord le clapet auxiliaire 19 et la pression disparaît dans la conduite de refoulement i. De ce fait, le piston 11' et le joint par l'intermédiaire duquel il est appliqué contre le siège 13' peuvent s'écarter de ce dernier. Il en résulte pendant la phase de démarrage une plus grande section de passage pour le courant d'air comprimé débité par le compresseur. Cette forme d'exécution convient particulièrement aux grandes installations, qui fonctionnent avec des pressions élevées.Dans de telles installations, la face de travail du piston il' peut avoir une superficie telle, qu'avec les pressions de service parfois considérables de l'installation, le coulisseau n'est pas en mesure de repousser vers le bas la tige-poussoir 16. L'actionnement du clapet auxiliaire 19 nécessite par contre une force nettement moindre. Le point de commutation, c'est-â-dire le moment où la vitesse d'écoulement de l'air comprimé pendant la phase de démarrage est suffisante pour que le piston 11, 11' soit entraîné vers son siège 13, 13' et appliqué contre celui-ci, dépend de la force du ressort de rappel 15, 15'. Une possibilité de régler ce point de commutation consiste donc à réaliser la soupape de façon que le ressort de rappel soit facilement interchangeable. Une autre possibilité de réglage consiste à modifier la section de passage du flux en remplaçant le piston par un autre de section différente ou en déplaçant relativement du piston une partie de la paroi du corps 9 qui entoure ce piston. La figure 3 montre encore une autre possibilité de modifier la section de passage de l'air comprimé. Le piston creux 11, présente dans la zone de son extrémité inférieure des évidements opposés en forme de fente 23, que traverse un papillon 24 apte à modifier la section de passage du flux dans le piston creux. Ce papillon 24 est actionnable de l'extérieur et, suivant sa position, il libère une section plus ou moins grande pour l'écoulement du fluide à travers le piston creux. - REVENDICATIONS 1.- Installation d'air comprimé, comportant un compresseur entrainé par un moteur électrique et relié par une conduite de refoulement à un réservoir à pression, auquel est associé un interrupteur manométrique lui-même relié à la conduite de refoulement par une conduite de commande, des moyens de décompression actionnables par le coulisseau de manoeuvre de l'interrupteur étant prévus dans cette conduite pour faire disparaitre la pression dans la conduite de refoulement et une soupape étant prévue pour réduire temporairement la pression dans cette dernière pendant la période de démarrage du moteur électrique, soupape dont 1' entrée en action est liée à l'écoulement du fluide et qui est munie d'un piston monté flottant dans le courant d'air comprimé, soumis à l'action d'un ressort et apte à être amené contre son siège par le dit courant lorsque la vitesse d'écoulement de celui-ci atteint une valeur prédéterminée, caractérisée en ce que la soupape (8, 8') pour la réduction temporaire de la pression pendant la phase de démarrage du moteur électrique (2) est conformée en même temps en soupape de décompression et est montée à cet effet dans la conduite de commande (7) et en ce qu'à son piston (11) est associée une tige-poussoir de manoeuvre (16), qui, dans la position de fermeture du piston, saille dans la partie du parcours du coulisseau de manoeuvre (17) de l'interrupteur (6) que ce coulisseau doit encore franchir peu avant d'atteindre sa position d'ouverture. 2.- Installation selon la revendication 1, caractériséeen ce qu'à l'intérieur du piston (11') conformé en piston creux est montée une soupape auxiliaire (19, 20, 21, 22) et en ce que la tige-poussoir de manoeuvre (16) est associée à cette soupape auxiliaire. 3.- Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractériséeen ce que le ressort de rappel (15, 15') du piston (11, 11') est interchangeable. 4.- Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le piston (iî, tut') est interchangeable. 5.- Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la section de passage pour l'air comprimé qui agit sur le piston (11, 11') est modifiable. 6.- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'il est prévu dans le piston creux (11') des évidements en forme de fente (23) que traverse un papillon (24) qui est actionnable de l'extérieur et qui modifie la section de passage de l'air comprimé dans le pisto creux.