Brevet FR2619160A3 — publié le 19890210

FR 2619160 A3 19890210 FR 8711041 A 19870803 La présente invention concerne un moteur à air comprime. Le fonctionnement des moteurs et turbines habituels nécessite l'utilisation d'un carburant qui, si même se trouve encore aujourdthui; a non seulement un prix qui ne cesse de monter, mais peut aussi, d'après les experts manquer un Jour. Plus grave enccre, l'utilisation de ces moteurs malgré les efforts des chercheurs pour réduire les éléments nocifs de leur fumée et gaz d'échappement reste touJours une des principales causes de la pollution atmosphérique. Le moteur à air comprimé selon l'invention permet de remédier à ces inconvenients. C 'est un groupe moteur composé : - d'une turbine, élément proprement moteur dont on fait tourner le rotor par l'action de la pression d'air comprimé, introduit dans le stator, agissant sur ses pales. - d'un compresseur à piston ( il pouvait aussi bien être turbo-compresseur ou suture, pourvu qu'il produise l'air à une pression suffisante selon usage), pour la production de l'air comprimé nécessaire à la marche du moteur. - d'un petit moteur électrique marchant sur basse tension ( batterie d'accumulateur ), qui sert à entrainer le compresseur lorsque la pression minimum d'air utile n?est pas encore obtenue dans les circuits. Ces trois éléments sont assemblés de la manière suivante: Le compresseur est fixé à l'avant de la turbine sans toute fois que leurs arbres, bien que dans le même prolongement, soient solidaires en rotation en permanence et de manière que sur les pignons montés sur leurs bouts se faisant face, coulisse un baladeur qui par l'intermédiaire d'une fourchette est commandé par un cylindre pneumatique analogue à ceux utilisés pour le blocage.du différentiel de certains camions. Un troisième arbre que nous appelerons arbre intermédiaire et sur lequel est taillé ou monté solidaire un pignon, est disposé paralèllement A l'axe des deux précédents et de sorte que le baladeur se déplaçant puisse établir la liaison entre l'arbre du compresseur et l'arbre intermédiaire lorsqu'il rompt celle entre le compresseur et l'arbre du rotor de la turbine et vice-versa. Ces pignons sont fermés par un carter. A I'extérieur du carter, au bout de l'arbre tnte:iéiaire, est fixé solidaire en rotation le petit moteur électrique. A ltextremité arrière du rotor de turbine est celée la pièce d'entrafnement de l'organe d'utilisation. Ce groupe moteur pour pouvoir fonctionner nécessite des éléments similaires à ceux utilisés dans le système de frein A air comprimé, reliés entre eux par tuyaux, pour véhiculer, constituer des réserves d'air et utiliser cet air qui est produit par le compresseur. Ainsi sont installés en série en respectant un sens de montage et reliés entre eux par tuyaux et dans l'ordre suivant à partir du compresseur t un serpentin ( si le compresseur est b piston) - un régulateur de pression d'air - un premier réservoir d'air e un robinet d'arbre d'air - un robinet de commande actionné par la pédale d'accélérateur réglant le débit d'air à introduire dans la turbine en fonction du régime souhaité - une valve limitatrice de vitesse empêchant de dépasser la vitesse fixée par réglage, qui comporte un clapet monté en dérivation au passage de l'air allant vers la turbine, le séparant ainsi d'une voie menant à l'entrée de la valve de décharge - une buse pontée sur le stator dont l'orifice débouche tangentiellement dans celui-ci de manière à diriger l'air sur la face des pales du rotor - un clapet d'échappement monté sur le stator par lequel s'échappe l'air quelque instant' avant de boucler un tour cemplet après avoir tourné avec les pales - une valve de déchargé dont la sortie est reliée & l'entrée du régulateur de pression d'air et dans laquelle est montée sur le passage de 11 air une soupape de non retour, on amont de laquelle, en dérivation au passage de l'air est monté ttn clapet de décharge qui le sépare d'une voie communiquant avec l'atmosphère.A l'entrée de cette valve de décharge aboutissent les tuyau venant du clapet d'échappement de la turbine et de la dérivatien de la valve de limitation de vitesse - un deuxième réservoir d'air est raccordé en dérivation sur le tuyau reliant le premier réservoir au robinet d'arrêt d'air. Entre lui et le sus-dit tuyau est installée une valve by-pass permettant de l'isoler lorsque la pression minimale n'est pas atteinte et de le raccorder au système lorsque celle-ci est dépassée gAgrive å a sa soupape de retenue afin de hater l'obtention de la pression minimale et permettant par sa soupape de non retour l'utilisation du contenu de cet réservoir lorsque la pression est redescendue en dessous de la valeur minimale exigée.Sur la canalisation entre le premier réservoir et le robinet d'arbre d'air ront piqués deux conduits dont l'un aboutit à un waEombtre d'air fixé au tableau de bord et qui indique à tout moment la valeur de la pression dispobinle et l'autre au cylindre pneumatique fixé sur le carter des pignons et qui commande le pignon baladeur. Sur cette meme canalisation est monté un mano-contact d'air dont électriquement une borne est reliée à la clé de contact et l'autre à la masse en passant d'abord par un voyant au tableau de bord et par le petit moteur électrique. Lorsque la pression d'air dans le système est inférieura à la pression minimale utile, le ressort du cylindre pneumatique maintient le piston au fond de celui-ci ( fond opposé au baladeur ) le baladeur occupe alors une position telle que les pignons de l'arbre du compresseur et celui du petit moteur électrique ( arbre intermédiaire) soient en prise Si on veut mettre le moteur en marche, on met le contact, le courant circule de la batterie, passe par le mano-contact d'air et le voyant qui s'allume pour aller air petit moteur électrique aui fonctionne et entrasse en tournant le compresseur qui alors, pompe l'air dans le circuit; dans le premier réservoir Jusqu'au robinet d'arrêt d'air sans toute fois rentrer dans le deuxième réservoir d'air.Car la soupape de retenue de la valve by-pass barre le passage. Le rotor de la turbine reste pendant ce temps immobile. Lorsque la pression dans le circuit a atteint une valeur au moins égale à celle de la pression minimale exigée, le manocontact, sous l'effet de la pression s'ouvre et met le moteur électrique et le voyant hors de fonction. Simultanément, la pression de l'air agissant sur le fond du piston du cylindre pneumatique le déplace en comprimant le ressort dont l'action est vaincue. La fourchette étant reliée au bout du piston par une tige entrain dans ce mouvement de translation, le baladeur qui se faisant supprime la prise entre les pignons des arbres du compresseur et du moteur électrique pour réaliser celle des pignons des arbres du compresseur et du rotor de turbine. A partir de ce moment pour mettre le moteur proprement dit en marche, on ouvre le robinet d'arrêt d'air. L'air afflue dans le robinet de commande, passe dans la valve limitatrice de vitesse et arrive dans la turbine, par la buse où il fait tourner le rotor plus ou moins vite selon la pression d'air introduit, qui dépend de l'ouverture du clapet du robinet de commande d'air, elle mSme étant fonction de la position de la pédale d'accélérateur, en agissant sur ses pales, puis soulève le clapet d'échappement de son siège et sort de la turbine pour passer dans la valve de décharge avant d'être récupéré dans le circuit'. Tout en tournant le rotor devenu solidaire au compresseur, l'entratne et celui-ci pompe l'air dans les circuits. Le régulateur de pression d'air empêche la pression d'air d'atteindre des valeurs prnhibitives dans le circuit tout en la maintenant à sa valeur maximale admissible, en eommtrtÈit le compresseur tantôt avec l'atmosphère tantes avec le circuit. L'air s'échappant de la turbine est récupéré comme suite: - Si à l'aval de la valve de décharge la pression est faible, l'air s'échappant de la turbine, passe dans la valve de décharge, soulève à son passage la soupape de non retour passe à travers le régulateur de pression où il est véhiculé avec l'air du compresseur. Si à l'aval de la valve de décharge, la pression est supérieure à celle de l'air qui s'échappe de la turbine, la soupape de non retour est repousée sur son siège par l'action du ressort renforcé par la pression de l'air règnant à son aval. L'air venant de la turbine ne pouvant pas passer par la soupape de non retour tend & accumuler et à augmenter de pressions. Dans la valve de décharge, sous l'action de la pression augmentante, l'air soulève le clapet de décharge de la valve en question de son siège en rainant l'action de son ressort pour s'évacuer dans l'atmosphère, évitant aiisi de perturber le fonctionnement du clapet d'échappement de la turbine. Lorsqu'on appuie à fond sur la pédale d'accélérateur, l'air passant à travers la valve limitatrice de vitesse pour aller dans la turbine peut atteindre des valeurs très élévées de la pression et faire tourner le moteur à de très grandes vitesses. La pression dans la valve de limitation de vitesse devenant supérieure à celle nécéssaire pour obtenir la vitesse souhaitée agit sur le elapet de limitation de la valve en question. Celui-ci dont l'action du ressort est vaincue se soulève de son siège pour laisser passer une partie de l'air dans la bifurcation qui mène à la valve de décharge. Cette dernière règle la récupération de cet air dans les circuits de la mSme manière qu'a été effectuée celle de l'air s'éehappant de la turbine. Selon une variante l'arbre du compresseur et de la turbine sont solidaires on rotation en permanence. Dans celle-ci le petit moteur électrique et le cylindre pneumatique sont supprimés. Seulement le problème de la production des premières pressions utiles nécéssite l'utilisation d'un compresseur auxiliaire dont le fonctionnement doit être indépendant du greupe compresseur-turbine et installé en dérivation au système d'air comprimé auquel il est raccordé par un tuyau venant de son embout de refoulement et aboutissant à l'entrée du premier réservoir d'air. Ce compresseur suriliaire peut etre à commande électro-magnétique. il est alors composé d'un cylindre dans lequel est logé un bobinage au centre duquel peut se déplacer axialement un plongeur fixé à un bout d'un piston sur lequel est montée une coupelle assurant ltétan- chéité entre le piston et le cylindre Un ressort de rappel monté sur le plongeur entre le piston et le bobinage maintiens 'n position de repos le piston au point mort hauts Le cylindre est fermé par un couvercle dans laquelle sont montés un clapet d'aspiration qui permet la communication entre l'atmosphère et l'intérieur du cylindre et un clapet de refoulement permettant celle entre l'intérieur du cylindre et le premier réservoir.Le mano-contact d'air est installé comme dans le précédent modèle. Mais ici le conducteur électrique partant d'une de ses bornes et devant aboutir au petit moteur électrique après avoir passé par le voyant, aboutit à la borne dtentrée du bobinage du compresseur auxiliaire. Entre ce bobinage et ce voyant se situe un transistor qui sert de rupteur. Lorsque veut mettre le moteur en marche et que la pression minimale utile n'est pas atteinte dans les circuits et qu'on met le contact, le courant circule de la batterie au bobinage du compresseur auxiliaire, en passant par le mano-contact, le voyant et le transistor'0 Il se crée un champ magnétique au centre du bobinage qui attire le plongeur avec le piston et sa coupelle en rainant l'action du ressort de rappel.Dans ce déplacement l'en- semble piston-coupelle aspire l'air de l'atmosphère à travers le clapet d'aspiration dans le cylindre Le transistor interrompt le courant, le champ magnétique disparaît au centre de bobinage, le ressort se détend et renvoie l'ensemble plongeur - piston coupelle dans leur position initiale qui se faisant refoule l'air précédemment aspiré dans le cylindre à travers le clapet de refoulement dans le premier réservoir d'air. Le transistor rétablit alors le courant et le processus se répète aussi longtemps que le courant reste appliqué à l'entrée du transistor et avec une fréquence dépendant de ses caractéristiques. L'air est ainsi pompé dans le système, 3usqu'à obtenir la pression minimale utile. Alors le mano-contact s'ouvre pour mettre le compresseur auxiliaire hors de fonction. A partir de ce moment, il ne suffit que d'ouvrir le robinet d'arrêt d'air pour que l'air afflue dans le robinet de commande pour aller faire tourner. la turbine qui entratne dans sa rotation le compresseur qui lui est solidaire en rotation en permanence; et celui-ci, pendant la marche du moteur pompe dans le système, l'air d'utilisation et des réserves. Ce moteur trouve son application presque partout où un moteur est sollicité. Ainsi : Il peut iqulier le véhicule automobile Il peut servir à entraSner les moulins, les décortiqueurs, les génératrices de courant électrique etc... Il peut aussi travailler directement en compresseur. REVENDICATIONS 1) Le moteur 9 air comprimé caractérisé en ce qu'il est un groupe d'organes constitué essentiellement d'une turbine et d'un compresseur dont l'arbre rotor de turbine, après obtention des premières pressions utiles dans le système d'air comprimé produites momentanement soit par le compresseur entratné par un petit moteur électrique, soit par un ce presseur auxiliaire à commande électromagnétique selon selon qu'il 'agisse de l'un eu de l'autre modèle, qu'on fait tourné par la pression de l'air oonprivé agis- sant sur ses pales, entratne le compresseur qui lui est solidaire ou qui lui est rendu solidaire en rotation selon modèle, qui alors pompe l'air dans le système d'air comprimé constitué d'accessoires réliés entre eux par tuyaux, pour véhiculer, emmagasiner et régler cet air pour son fonctionnement'. 2) Le moteur à air comprimé caractérisé selon revendication 1 en ce que sur un modèle un baladeur commandé par un cylindre pneumatique désaccouple le compresseur de la turbine pour le mettre en prise avec un petit moteur électrique lorsque la pression dans le circuit est inférieure à la pression minimale utile et rompt la liaison entrect compresseur et le petit moteur électrique pour rétablir celle entre le compresseur et la turbine lorsque la pression dans le système est suffisante. - Alors que sur la variante, le compresseur et la turbine sont en permanence solidaire en rotation et un compresseur auxiliaire àcommande électromagnétique est installé en dérivation sur le système d'air comprimé 3) Le moteur à air comprimé caractérisé selon revendication i en ce qu'il faut disposer à tout moment dans le système d'air comprimé d'une pression au moins égale à une valeur de pression minimale utile capable de faire tourner la turbine. 4) Le moteur à air comprimé caractérisé selon revendications 1 - 2 et 3 en ce que lorsque la pression dans le système d'air comprimé est inférieure à la pression minimale utile, ce qui peut arriver; notamment à la première mise en service ou après imc réparation sur les circuits d'air, la production de l'air jusqu'à l'obtention de cette pression minimale est réalisée sur le modèle où le compresseur et la turbine peuvent être désaccouplés, par l'entrainement du compresseur par un petit moteur électrique et sur celui où ces deux organes sont solidaires en rotation en permanence par un compresseur auxiliaire à commapde électromagnétique. 5) Le moteur à air comprimé caractérisé selon revendication 1 - 2 et 3 en ce que le rotor de la turnibe en tournant sous la pression de l'air comprimé entrasse le compresseur qui lui est solidaire ou qui lui est rendu solidaire par pignon et baladeur commandé par un cylindre pneumatique selon modèle qui pompe l'air dans le système pendant la marche du moteur pour non fonctionnement et pour constituer des réserret.