Brevet FR2852546A1 — publié le 20040924

L'invention concerne le réglage de puissance des appareils à fonctionnement à gaz comprenant une première chambre d'un premier volume comprenant des moyens pour enflammer et générer une flamme d'un gaz combustible, une deuxième chambre d'un deuxième volume et des moyens de mise en communication des deux chambres agencés pour permettre le passage de la flamme. L'invention concerne plus particulièrement le réglage de puissance des appareils de scellement à gaz à combustion interne, dans lesquels un piston 10 est propulsé sous l'action de l'explosion d'un mélange de gaz et d'air pour, par l'intermédiaire de sa tige, venir frapper un clou, il s'agit alors d'un clolueur à gaz, ou autre élément de fixation. Les appareils à deux chambres présentent des avantages. Avec deux 15 chambres, la première est une chambre de pré-compression qui permet d'accroître la pression d'explosion dans la deuxième chambre, la pression d'explosion dans un volume étant proportionnelle à la pression du mélange avant l'explosion. En effet, du fait de l'explosion dans la première chambre, la pression de combustion ainsi engendrée dans cette première chambre 20 comprimne le mél.ange non brûlé qui est poussé par le firont de flamme et passe dans la deuxième chambre pour en augmenter la pression avant que l'explosion ne se produise dans cette deuxième chambre. Si cette deuxième chambre est délimitée en partie par un piston d'entraînement, grâce à cette pré-compression, le piston n'a que très faiblement bougé vers l'avant au 25 moment o l'explosion se produit dans cette deuxième chambre de propulsion de piston, ce qui permet au piston de profiter correctement de l'énergie de combustion du gaz. Quand, de surcroît, il est prévu un ventilateur dans la chambre génératrice 30 de flamme, on augmente la vitesse de combustion et le niveau de la pression maximale dans cette chambre, ce qui permet de réduire le temps de montée de cette pression et, par suite, de limiter encore le déplacement du piston dans sa chambre d'entralînement avant qu'il ne s'y produise l'explosion et donc d'augmenter encore la puissance de l'appareil. On notera que l'effet d'un ventilateur d'accélération est plus que significatif; 5 il permet de diviser le temps de montée en pression par un facteur de l'ordre de 10. Disposant donc d'appareils puissants, la demanderesse a réalisé qu'il pouvait être intéressant pour un opérateur de disposer d'un seul et même 10 appareil d'une puissance maximale donnée mais susceptible de fonctionner sous divers régimes de puissance de niveaux inférieurs à celui de la puissance maximale, et c'est ainsi qu'elle propose son invention. L'invention concerne tout d'abord un procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant: - une première chambre de pré-compression d'un gaz combustible et génératrice de flamme, - une deuxième chambre de propulsion et - des moyens de mise en communication des deux chambres agences 20 pour permettre le passage de la flameme, caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant la communication entre les chambres. Le réglage peut être facilement réalisé par la commande d'au moins un 25 clapet reliant les deux chambres. Ainsi, moins on fera passer de mélange dans la chambre de propulsion, plus on y baissera la pression et donc plus on réduira la puissance de l'appareil. Dans le cas le plus fréquent, on n'injecte le gaz combustible que dans la première chambre génératrice de flamme par laquelle il n'est donc pas possible de régler la puissance. Mais dans le cas o le gaz combustible est injecté directement dans les deux chambres, comme enseigné par exemple par US-A-4365471, on peut parfaitement régler la puissance de l'appareil en réglant le volume de gaz injecté dans la deuxième chambre de propulsion. Naturellement, le réglage de puissance peut être effectué grâce aux deux réglages et de commLunication et d'injection. Lorsque la première chambre génératrice de flamme est équipée d'un ventilateur, on pourra également procéder au réglage de puissance en faisant varier la vitesse de rotation du ventilateur. L'invention concerne aussi un procédé de réglage de la puissance d'un s appareil à fonctionnement à gaz comprenant - une première chambre de pré-compression d'un gaz combustible y injecté et génératrice de flamme, une deuxième chambre de propulsion, - une troisième chambre intermédiaire de compression et d'accélé20 ration de la flammee reliant les première et deuxième chambres et - des moyens de mise en communication des chambres deux à deux agencés pour permettre le passage de la flamme, caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant la communication entre les chambres. 25 De préférence, la troisième chambre intermédiaire de compression et d'accélération de la flamme est une chambre tubulaire de section sensiblement égale à celle de la flamme engendrée dans la première chambre génératrice de la flamme. Avantageusement, il est prévu un ventilateur d'accélération dans la première chambre génératrice de flamme. Généralement, l'appareil du procédé de l'invention sera un appareil de scellement, la deuxième chambre de propulsion étant délimitée notamment par un piston d'entraînement d'un élément de fixation et destiné à être propulsé sous l'action de l'explosion du mélange dans cette deuxième chambre de propulsion. Comme dans le cas d'un appareil à deux chambres, il est parfaitement possible dans un appareil à trois chambres de procéder au réglage de puissance séparément ou en combinaison par - réglage du volume de gaz injecté dans la chambre de propulsion, - double réglage de communication et d'injection, - réglage de la vitesse de rotation du ventilateur quand il équipe la première chambre génératrice de flamme. Le volume utile se trouvant essentiellement dans la chambre intermédiaire, on peut diminuer le volume de la première chambre génératrice de flamme avec, donc, pour avantage supplémentaire, de faciliter grandement les conditions d'échappement du mélange brûlé et de refroidissement de l'appareil. On peut même vouloir établir des conditions aux limites d'une confusion de la première chambre et de la chambre intermédiaire et c'est ainsi que la demanderesse entend également revendiquer un procédé de réglage de puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant - une première chambre de pré-compression d'un gaz combustible et génératrice de flamme, -une deuxième chambre de propulsion et - des moyens de mise en communication des deux chambres agencés pour permettre le passage de la flamme, - la première chambre étant agencée pour être une chambre de précompression, génératrice de flamme et de compression et d'accélération de la flamme, caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil par - réglage du volume de gaz qu'on injecte dans la chambre de propulsion ou - réglage de la communication entre les deux chambres ou double réglage de communication et d'injection ou - réglage de la vitesse de rotation d'un ventilateur dont on équipe la première chambre génératrice de flarmme. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de différents modes de mise en. oeuvre du procédé de l'invention et de plusieurs formes de réalisation de l'appareil dont la puissance est à régler, en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil de scellement, à trois chambres et - la figure 2 est une représentation schématique d'un appareil à deux chambres. L'appareil de la figure I est un cloueur à gaz pour entfoncer des clous 1 dans un matériau 2. Il comporte un corps 3 avec, à l'avant, un guidepointe 4 et, 20 en partie basse, une poignée de manoeuvre et actionnement 5. Pour l'entraînement des clous 1, un piston 6, par sa tête 8, est monté coulissant dans un cylindre 7. Le piston 6 comnporte une tige 9 de poussée des clous 1. Le corps 3 comporte un logement de réception d'une cartouche d'un gaz combustible destiné à être injecté dans un ensemble de chambres de 25 combustion avant d'enflammer le mélange de gaz et d'air pour la propulsion du piston 6. Le corps 3 comporte encore une culasse portant une bougie d'allumage 10 pour enflammer le mélange. Il est ici prévu, dans le corps 3 une première chambre 1 1, avec un orifice 12 30 d'admission de gaz, dans laquelle plonge la bougie d'allumage 10 qui est une chambre de pré-compression du mélange gaz-air et génératrice de flamme. Le ventilateur 13 d'un groupe moto-ventilateur est monté dans cette première chambre 1 1. La chambre 1 1 communique avec l'entrée d'une chambre intermédiaire tubulaire 14 qui est une chambre de compression et d'accélération de flamme. La chambre intermédiaire tubulaire 14 communique, par sa sortie et par l'intermédiaire d'une pluralité d'orifices 1 6 obturables par un clapet 17, avec une dernière chambre 15, délimitée en 5 partie par la tête de piston 8, qui est une chambre de propulsion qui comporte aussi un orifice 42 d'admission de gaz. Le fonctionnement de l'appareil va maintenant être expliqué. Après fermeture de la dernière chambre de propulsion 15 et l'injection de gaz dans la première chambre 11 et la chambre de propulsion 15, par les orifices respectifs 12 et 42, la bougie 10 va créer une étincelle qui va enflammer le mélange de gaz et d'air de la chambre I 1, dont la combustion va faire monter la pression dans cette chambre. Du fait de l'augmentation 15 de pression, le mélange non brûlé de la première chambre 1 I et surtout de la chambre tubulaire intermédiaire 14 va, par les orifices 16, passer dans la dernière chambre de propulsion 15 et ainsi en comprimer le mélange. La flamme de combustion, engendrée dans la première chambre 1l1, en arrivant dans la chambre tubulaire 14, va s'accélérer (quasiment de façon 20 exponentielle) grâce à l'augmentation de pression en aval, dans la chambre de propulsion 15. Passant à travers les mêmes orifices 16, la flamme va enflammer le mélange dans la dernière chambre 15, ici donc selon un allumage "multipoints". La pression dans cette dernière chambre va croître à un niveau supérieur à celui des deux chambres amont 14 et 11 et dans un intervalle de temps plus court. Les orifices 16 de communication entre les deux dernières chambres 14, 15 engendrent des écoulements soniques, c'est-à-dire que la vitesse du mélange et de la flamme devient supérieure à la vitesse du son, grâce à quoi 30 la vitesse de combustion dans la dernière chambre de propulsion 15 va être très grande. Dans ces conditions, le maintien du piston 6 n'est pratiquement plus nécessaire pour éviter qu'il ne soit déplacé dès le début de la montée en pression. La vitesse de combustion est telle que la pression maximale est atteinte avant que le piston 6 n'ait eu le temps de se déplacer. En l'espèce, ce déplacement perdu est réduit à quelques millimètres. On notera que la communication "multipoints" entre chambres, ici les 5 chambres 14 et 15, favorise le brassage du mélange dans la chambre de propulsion 15 avant l'arrivée de la flamme. Le ou les clapets d'obturation des orifices de communication peuvent être utilisés en limiteurs de pression et ne s'ouvrir qu'à une pression 10 prédéterminée pour favoriser des écoulements soniques et augmenter la vitesse de combustion dans la chambre de propulsion 15. On peut également envisager une pré-compression mécanique ou électrique dans la première chambre, dans la limite de l'ouverture des clapets, pour augmenter encore le niveau de pression dans la première chambre l 1 ainsi d'ailleurs que dans la chambre de propulsion 15. Les chambres génératrices de flamme 11 et de propulsion 15 peuvent avoir un volume très faible, permettant d'utiliser moins de gaz et d'augmenter ainsi le rendement de l'appareil. La première chambre génératrice de flamme peut être confbndue avec la chambre de compression et d'accélération de la flamme, pour réduire encore le temps de montée en pression de la chambre de propulsion. En référence à la figure 2, sur laquelle les éléments homologues de ceux de la figure 1 sont référencés par les mêmes nombres, l'appareil ne comporte que deux chambres: la chambre finale de propulsion 15, délimitée en aval, du côté du cylindre 7, par le piston 6, et une première chambre 18, à fonctions multiples de pré-compression, génératrice de flamme, 30 compression et accélération de flamme, avec le ventilateur 13 et la bougie d'allumage 1 0, cette première chambre I 8 étant tubulaire et communiquant avec la chambre de propulsion 15 par une pluralité d'orifices 16 et un ou des clapets 17, les deux chambres comportant leurs orifices respectifs d'admission de gaz 12 et 42. Pour le reste, le fonctionnement de la forme de réalisation de la figure 2 de l'appareil de l'invention est similaire à celui de la forme de réalisation de la figure 1. Danls un cas comme dans l'autre, le niveau de pré-compression et de pression finale de compression dans la dernière chambre finale de propulsion 15 dépend de la longueur et du volume de la chambre tubulaire 14, 18. Le tube peut être enroulé sur lui-mlme, de façon à réduire l'encombrement. Le procédé de l'invention s'applique également à un appareil classique pourvu seulement de deux chambres, la première de pré-compression et génératrice de flamme, la deuxième de propulsion. Il est inutile de représenter sur le dessin un tel appareil, identique à celui de la figure 1, à la différence près qu'il serait dépourvu de la chambre intermédiaire de compression et d'accélération de la flamme. Le réglage de la puissance de tous ces appareils peut s'effectuer grâce à 20 trois moyens différents qu'on peut utiliser séparément ou en combinaison. Le premier moyen consiste à régler la communication entre les chambres, par les orifices 16, en réglant notamment le tarage d'ouverture des clapets 17. Le deuxième moyen consiste à régler le dosage de l'injection directe de gaz dans la chambre finale de propulsion 15 par l'orifice 42. Le troisième moyen consiste à régler la vitesse du ventilateur 13. On remarquera qu'on dose également le volume du gaz dans la chambre finale de propulsion par le tarage d'ouverture des clapets 17. REVENDICATIONS 1. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant une première chambre ( 11) de pré-compression d'un gaz 5 combustible y injecté (12) et génératrice de flamme et une deuxième chambre de propulsion (15) et des moyens (16, 17) de mise en communication des deux chambres agencés pour permettre le passage de la flamme, caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant (17) la communication entre les deux chambres (l 1, 15). 10 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on règle la communication par la commande d'au moins un clapet (17) reliant les deux chambres (1 1, 15). 1 3. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant une première chambre (11) de pré-compression d'un gaz combustible y injecté (12) et génératrice de flamme et une deuxième chambre de propulsion (15) et des moyens (16, 17) de mise en communication des deux chambres agencés pour permettre le passage de la 20 flamme, procédé dans lequel on injecte directement du gaz combustible dans la chambre de propulsion (15), caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant le volume de gaz directement injecté (42) dans la chambre de propulsion (1 5). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on règle la puissance de l'appareil en réglant (1 7) la communication entre les deux chambres (1 1, 15). 5. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à 30 gaz comprenant une première chambre (1 1) de pré-compression d'un gaz combustible y injecté (12) et génératrice de flamme et une deuxième chambre de propulsion (15) et des moyens (16, 17) de mise en communication des deux chambres agencés pour permettre le passage de la o10 flamme, la première chambre (1 1) étant équipé d'un ventilateur d'accélération (13), caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant la vitesse de rotation du ventilateur (13). 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel on règle la puissance de l'appareil en réglant (1 7) la communication entre les deux chambres ( Il, 15). 7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel on injecte 10 directement du gaz combustible dans la chambre de propulsion (15), caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant le volume de gaz directement injecté (42) dans la chambre de propulsion (15). 8. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant une première chambre (Il1) de pré-compression d'un gaz comnbustible y injecté et génératrice de flamme, une deuxième chambre de propulsion (15), une troisième chambre intermédiaire (14) de compression et d'accélération de la flamme reliant les première et deuxième chambres (I 1, 15) et des moyens (16, 17) de mise en conmmunication des chambres 20 deux à deux agencés pour permettre le passage de la flamme, caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant (17) la communication entre les chambres (14, 15). 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on règle la 25 communication par la commande d'au moins un clapet (17) reliant les chambres (14, 15). O. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant une première chambre (11) de pré-compression d'un gaz 30 combustible y injecté et génératrice de flamme, une deuxième chambre de propulsion (15), une troisième chambre intermédiaire (14) de compression et d'accélération de la flamme reliant les première et deuxième chambres (11, 15) et des moyens (16, 17) de mise en communication des chambres Il deux à deux agencés pour permettre le passage de la flamme, procédé dans lequel on injecte directement du gaz combustible dans la chambre de propulsion (15), caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant le volume de gaz directement injecté (42) dans la chambre de propulsion (15). 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on règle la puissance de l'appareil en réglant (17) la communication entre les chambres (14, 15) . 12. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant une première chambre (1 1) de pré-compression d'un gaz combustible y injecté et génératrice de flamme, une deuxième chambre de propulsion (15), une troisième chambre intermédiaire (14) de compression et d'accélération de la flamme reliant les première et deuxième chambres (11, 15) et des moyens (16, 17) de mise en communication des chambres deux à deux agencés pour permettre le passage de la flamme, la première chambre (Il 1) étant équipé d'un ventilateur d'accélération (13), caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant la vitesse de rotation du ventilateur (13). 1 3. Procédé selon la revendication 1 2, dans lequel on règle la puissance de l'appareil en réglant (17) la communication entre les chambres (14, 15). 14. Procédé selon l'une des revendications 12 et 13, dans lequel on injecte directement du gaz combustible dans la chambre de propulsion ( 15) , caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant le volume de gaz directement injecté (42) dans la chambre de propulsion (1.5). 15. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement a 30 gaz comprenant une première chambre (18) de pré-compression, génératrice de flamme de compression et d'accélération de flamme, une deuxième chambre de propulsion (15) et des moyens (16, 17) de mise en communication des deux chambres agencés pour permettre le passage de la flamme, caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant (1 7) la communication entre les deux chambres (1 8, 15). 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel on règle la communication par la commande d'au moins un clapet (17) reliant les deux chambres (8, 15). 17. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant une première chambre (1.8) de pré-compression, 10 génératrice de flamme de compression et d'accélération de flamme, une deuxième chambre de propulsion (15) et des moyens (16, 17) de mise en communication des deux chambres agencés pour permettre le passage de la flarrmme, procédé dans lequel on injecte directement du gaz combustible dans la chambre de propulsion (I5), caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant le volume de gaz directement injecté (42) dans la chambre de propulsion (15). 18. Procédé selon la revendication 1 7, dans lequel on règle la puissance de l'appareil en réglant (17) la communication entre les deux chambres (18, )20 15). 19. Procédé de réglage de la puissance d'un appareil à fonctionnement à gaz comprenant une première chambre (1 8) de pré-compression, génératrice de flamme de compression et d'accélération de flamme, une 25 deuxième chambre de propulsion (15) et des moyens (16, 17) de mise en communication des deux chamnbres agencés pour permettre le passage de la flarrmme, la première ch.ambre (18) étant équipée d'un ventilateur d'accélération (13), caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant la vitesse de rotation du ventilateur (1 3). 30 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel on règle la puissance de l'appareil en réglant (I 7) la communication entre les deux chambres (1 8, 15). 21. Procédé selon l'une des revendications 19 et 20, dans lequel on injecte directement du gaz combustible dans la chambre de propulsion (15), caractérisé par le fait qu'on règle la puissance de l'appareil en réglant le 5 volume de gaz directement injecté (42) dans la chambre de propulsion (1 5).