Brevet FR2915124A1 — publié le 20081024

DISPOSITIF DE COMMANDE DU MOTEUR D'ACTIONNEMENT D'UN SYSTEME DE COMPRESSEUR DE FLUIDE GAZEUX ET D'OUTIL PNEUMATIQUE ASSOCIE ET SYSTEME OBTENU. L'invention concerne un dispositif de commande du moteur d'actionnement d'un système de compresseur de fluide gazeux et d'outil pneumatique associé et le système de compresseur et d'outil associé obtenu. On sait que dans les systèmes de compresseurs d'air comprimé et outils pneumatiques associés, fonctionnant à haute pression, à 7 bars environ, on utilise des capteurs de pression sur le réservoir d'air comprimé pour commander le moteur du compresseur. Néanmoins, en raison des faibles écarts de pression, ce type de commande du moteur de compresseur n'est pas utilisable dans un système fonctionnant en basse pression de fluide, inférieure à 2 bars. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et propose un dispositif de commande du moteur d'actionnement d'un système de compresseur de fluide gazeux, notamment d'air, et d'au moins un outil associé entraîné par ledit fluide gazeux, faisant intervenir au moins une gâchette ou manette d'actionnement de l'outil pour la mise en service ou hors service de ce dernier, apte à actionner respectivement l'ouverture ou la fermeture d'une soupape d'ouverture ou de fermeture du fluide gazeux dans le circuit d'alimentation en fluide de l'outil et une soupape de pression maximale reliée au circuit d'alimentation en fluide de l'outil et destinée à limiter la pression du fluide à une pression d'actionnement pneumatique admissible de l'outil, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un réservoir de fluide gazeux comprimé relié au circuit d'alimentation en fluide de l'outil, et un dispositif de soupape disposé en série dans le circuit d'alimentation en fluide de l'outil, le dispositif de soupape comportant une soupape montée mobile verticalement dans un élément de siège complémentaire et à une position variable fonction de la pression ou du débit du fluide dans le circuit d'alimentation en fluide de l'outil, le dispositif de soupape étant apte à fermer sensiblement le circuit d'alimentation en fluide de l'outil après que la soupape repose sur son élément de siège, hors circulation de fluide gazeux depuis au moins ledit réservoir de fluide gazeux comprimé dans le circuit d'alimentation en fluide de l'outil ou à une circulation de fluide sous un seuil de pression et/ ou de débit de fluide minimal déterminé lorsque ladite soupape d'ouverture et fermeture du fluide est fermée, et le dispositif de soupape étant apte à ouvrir le circuit d'alimentation en fluide de l'outil après que la soupape se soit élevée à une position variable au-delà de son élément siège à une circulation du fluide gazeux dépassant ledit seuil de pression et/ou de débit de fluide déterminé, lorsque ladite soupape d'ouverture et fermeture du fluide est ouverte, le dispositif de soupape étant en outre relié à un élément de commande du moteur de compresseur apte à détecter la position de la soupape relativement à son élément de siège et à commander le régime de rotation du moteur de façon variable en fonction de ladite position de la soupape. Le dispositif de soupape est de préférence un dispositif de pointeau positionné sensiblement vertical, à un angle de 15 près, et comportant un pointeau monté mobile dans un élément de siège complémentaire, à une hauteur variable relativement au dit élément de siège. Ledit élément de commande du moteur peut comporter un détecteur de la hauteur du pointeau relativement à son élément de siège, relié à un transducteur adéquat pilotant un élément actionneur de la commande du régime de rotation du moteur de compresseur, lequel est commandé de façon variable en fonction de ladite hauteur du pointeau relativement à son élément de siège, par exemple proportionnellement à celle-ci. Naturellement, ledit élément de commande peut être à fonctionnement électrique alimenté par une batterie, mais il peut aussi être à fonctionnement pneumatique. Ainsi, ledit élément de commande peut comporter un circuit de fluide gazeux (circuit de commande du moteur) relié à l'extrémité inférieure de l'élément siège du dispositif de pointeau en regard du pointeau et au piston de l'élément actionneur de commande du régime du moteur de compresseur, le piston de l'élément actionneur étant commandé en extension de façon variable en fonction de ladite hauteur détectée du pointeau relativement à son élément de siège. Il résulte de cette disposition selon l'invention que l'on peut commander de façon variable et relativement simple le moteur du compresseur d'un système à fluide gazeux à haute pression ou d'un système à fluide gazeux à basse pression, en fonction de la demande variable d'actionnement de l'outil pneumatique associé, pour une dépense minimale en énergie du moteur de compresseur. Naturellement, on peut aussi commander le moteur du compresseur dans un régime binaire, soit à plein régime lorsque l'outil est en service, soit en régime de ralenti lorsque l'outil est au repos, notamment dans le cas d'un marteau piqueur pneumatique où l'utilisation est intermittente. Dans ce cas, le réservoir d'air comprimé peut être supprimé avec bénéfice sur le poids de l'installation. Une soupape de pression minimale fixée audit seuil de pression de fluide minimal déterminé est avantageusement montée sur le circuit d'alimentation en fluide de l'outil pour le refroidissement du compresseur en régime de ralenti du moteur, en dérivation dudit circuit d'alimentation et dudit circuit de fluide gazeux (circuit de commande du moteur relié à l'extrémité inférieure de l'élément siège du dispositif de pointeau) et elle permet un échappement minime de fluide lorsque le moteur est au ralenti, et lorsque l'on ouvre la circulation de fluide à la commande de l'outil, par ladite soupape d'ouverture et fermeture du circuit d'alimentation, il se crée un flux de fluide amplifié dans le circuit d'alimentation apte à soulever le pointeau et actionner via le circuit de commande le piston de commande de régime du moteur pour mettre le moteur à plein régime pour alimenter en fluide gazeux comprimé l'outil en service. Au contraire, lorsque la commande de l'outil est interrompue et que la soupape d'ouverture et fermeture du circuit d'alimentation est fermée, le pointeau redescend sur son siège, la surpression du fluide dans le circuit d'alimentation est évacuée par la soupape de surpression et la pression de fluide dans le circuit de commande baisse progressivement, ceci au moyen d'une petite fuite formée par un petit trou sur le conduit du circuit de commande, sur une à deux secondes, et ainsi la pression du fluide sur le piston de commande de régime du moteur baisse pour permettre au piston de revenir en position de ralenti du moteur. Il est à noter que dans cette configuration l'échappement d'air en régime de ralenti du moteur par la soupape de pression minimale contribue au refroidissement du bloc compresseur (bloc à vis) par un courant d'air frais évacué à faible pression et faible débit par celle-ci. Cette soupape est fermée en plein régime du moteur pour éviter une perte de fluide en service. Naturellement, l'invention concerne également un système de compresseur et d'outil pneumatique associé comportant un dispositif de commande du moteur de compresseur tel que défini précédemment. L'invention est illustrée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation et en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un système de compresseur et d'outil pneumatique associé fonctionnant avec un dispositif de commande du moteur de compresseur selon l'invention, - la figure 2 montre un schéma d'un système de compresseur et d'outil pneumatique associé fonctionnant à basse pression (jusqu'à 2 bars) avec un dispositif de commande de moteur simplifié selon l'invention (sans réservoir d'air comprimé), et - les figures 3 à 5 montrent les diverses phases de cheminement du flux de fluide gazeux, respectivement à l'arrêt de l'outil, à la commande de l'outil, et dans la phase intermédiaire d'arrêt de l'outil du système de la figure 2. Avec référence aux dessins et en particulier à la figure 1, on a représenté un système de compresseur 1 et d'outil pneumatique associé 3 fonctionnant aussi bien en haute pression (7 bars environ) qu'en basse pression (jusqu'à 2 bars) d'air comprimé. Le système comporte un compresseur 1, un moteur thermique 5 entraînant le compresseur 1, un réservoir d'air comprimé 7 (à 7 ou 2 bars), un circuit d'alimentation 9 en air comprimé de l'outil pneumatique 3, par exemple un marteau piqueur pneumatique, et un dispositif de pointeau 11 monté en série sur le circuit d'alimentation 9 de l'outil. Le compresseur 1 peut être un bloc à vis hélicoïdales complémentaires tournant l'une sur l'autre et évacuant l'air comprimé dans une chambre de compression reliée au circuit 9 ou conduit souple d'alimentation en air comprimé de l'outil. Le réservoir d'air comprimé 7 peut être monté en dérivation du circuit d'alimentation 9 et régularise la pression d'air comprimé à l'entrée de l'outil 3. Le dispositif de pointeau 11 ou flotteur comporte un pointeau flotteur 13 monté mobile verticalement relativement à un élément de siège complémentaire 15, à un angle de 15 près relativement à la verticale. Le pointeau 13 est sensible au débit d'air circulant dans le conduit d'alimentation 9 de l'outil et s'élève au-delà d'un seuil de débit, fonction de l'ouverture de la manette de commande 16 de l'outil. En deçà de ce seuil de débit (à un niveau déterminé), le pointeau 13 retombe par son propre poids sur son élément de siège 15. L'extrémité inférieure du pointeau 13 est reliée à une tige inférieure 17, laquelle indique la hauteur d'élévation du pointeau 13 relativement à son élément de siège 15. Cette tige 17 peut être disposée en vis-à-vis d'un capteur 19 de mesure de la hauteur du pointeau 13 relativement à son élément de siège 15, relié à un transducteur correspondant pilotant l'actionneur 21 de commande de l'accélérateur du moteur. Lorsque le pointeau 13 est relevé et que la tige inférieure 17 est élevée simultanément sous la commande de l'outil par l'actionnement de la gâchette 16 de l'outil et l'ouverture de la soupape d'ouverture et fermeture du conduit d'alimentation correspondante, la hauteur de déplacement de la tige 17 est lue par le transducteur qui pilote une commande d'accélération (niveau de régime moteur) proportionnelle à ladite hauteur d'élévation de la tige 17. Naturellement, la commande de régime moteur peut être autre que proportionnelle à la hauteur d'élévation de la tige 17 du pointeau et suivre une autre loi de commande, le but étant d'optimiser le fonctionnement de l'outil 3 et l'énergie demandée au moteur 5 du compresseur. Eventuellement, en plus d'une soupape de pression maximale 22 de mise en service de l'outil, on peut prévoir sur le circuit d'alimentation 9 une soupape de pression minimale 23 permettant un échappement d'air faible et à faible pression lorsque l'outil 3 est hors service pour le refroidissement du compresseur 1 en régime de ralenti du moteur 5, et se fermant au-delà de la pression minimale de soupape, lorsque l'outil 3 est en service. En outre, la commande au lieu d'être électrique comme dans l'exemple ci-dessus peut encore être pneumatique (non représenté), le dispositif de pointeau 11 pouvant faire office de débitmètre et pilotant l'actionneur 21 (piston) de commande d'accélérateur du moteur directement par un circuit de fluide relié au dispositif de pointeau et menant jusqu'à cet actionneur 21 de commande d'accélérateur du moteur. La figure 2 représente un système de compresseur 1' et d'outil pneumatique associé 3' fonctionnant à basse pression d'air comprimé et comportant un dispositif de commande simplifié du moteur de compresseur. Le réservoir d'air comprimé 7 a été supprimé et la commande d'accélérateur du moteur 5' de compresseur est entièrement pneumatique. Ainsi, le système représenté comporte un compresseur 1', un moteur de compresseur 5', un conduit d'alimentation 9' en air comprimé de l'outil pneumatique 3' et un dispositif de commande 6 de l'actionneur 21' de régime de rotation du moteur. Le dispositif de commande 6 est intégré sous forme d'un bloc fixe 15 relié au conduit d'alimentation 9' de l'outil. Ce bloc fixe comporte un dispositif de pointeau 11', une soupape de pression minimale 23', une soupape de pression maximale 22' et une soupape de sécurité 25. Naturellement, ces éléments peuvent également être montés indépendamment l'un de l'autre. 20 Le dispositif de pointeau Il' comporte un pointeau ou flotteur 13' monté mobile verticalement relativement à un élément de siège 15' complémentaire, à un angle de 15 près relativement à la verticale. Ce dispositif de pointeau 11' est monté en série sur le circuit d'alimentation 9' de l'outil. Sous ou à la pression minimale de la pression de seuil (0,7 25 bars environ) de ladite soupape de pression minimale 23' en régime de ralenti du moteur et hors service de l'outil, le pointeau 13' repose par son propre poids sur son élément de siège 15' (figure 3) et est élevé au-delà, à la commande de l'outil par la gâchette 16' (figure 4) proportionnellement au débit d'air dans le conduit 9'. L'extrémité 30 inférieure de l'élément de siège 15' au regard de la pointe du pointeau 13' est reliée à un conduit fin 27 (circuit de commande) menant à l'élément actionneur 21' (piston) de commande de régime de rotation du moteur. En s'élevant, le pointeau 13' ouvre ledit conduit de commande 27 pour transmettre la pression de fluide au piston de l'actionneur 21' 35 et le mettre en extension en commande de plein régime de rotation du moteur. La soupape de pression minimale 23' étant reliée à ce même conduit 27, elle est repoussée en fermeture sur son siège et ferme l'échappement d'air en service, servant ainsi uniquement au refroidissement du compresseur l' en régime de ralenti du moteur 5' (en position hors service de l'outil 3'). Lorsque la gâchette 16' de l'outil est relâchée pour arrêter l'outil, le pointeau 13' revient sur son siège 15' (figure 5), la surpression d'air dans le conduit d'alimentation 9' s'évacue par la soupape de pression maximale 22' (à environ 1,9 bars) et l'air présent dans le conduit de commande 27 s'évacue par un petit trou formé dans ce conduit, ce qui libère après 1 à 2 secondes la pression sur l'actionneur 21' et le fait revenir en position de ralenti. Le moteur 5' revient alors au ralenti délivrant une faible pression d'air avec échappement par la soupape de pression minimale 23' pour le refroidissement du compresseur dans la période de repos de l'outil. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande du moteur (5,5') d'actionnement d'un système de compresseur (1,1') de fluide gazeux, notamment d'air, et d'au moins un outil associé (3,3') entraîné par ledit fluide gazeux, faisant intervenir au moins une gâchette ou manette (16,16') d'actionnement de l'outil (3,3') pour la mise en service ou hors service de ce dernier, apte à actionner respectivement l'ouverture ou la fermeture d'une soupape d'ouverture ou de fermeture du fluide gazeux dans le circuit d'alimentation (9,9') en fluide de l'outil (3,3'), et une soupape de pression maximale (22,22') reliée au circuit d'alimentation (9,9') en fluide de l'outil et destinée à limiter la pression du fluide à une pression d'actionnement pneumatique admissible de l'outil (3,31, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un réservoir (7) de fluide gazeux comprimé relié au circuit d'alimentation (9) en fluide de l'outil, et un dispositif de soupape (11,11') disposé en série dans le circuit d'alimentation (9,9') en fluide de l'outil, le dispositif de soupape (11,11') comportant une soupape (13,13') montée mobile verticalement dans un élément de siège complémentaire (15,15') et à une position variable fonction de la pression ou du débit du fluide dans le circuit d'alimentation (9, 9') en fluide de l'outil, le dispositif de soupape (11,11 étant apte à fermer sensiblement le circuit d'alimentation (9,9') en fluide de l'outil après que la soupape (13,13') repose sur son élément de siège (15,151, hors circulation de fluide gazeux depuis au moins ledit réservoir (7) de fluide gazeux comprimé dans le circuit d'alimentation (9,9') en fluide de l'outil ou à une circulation de fluide sous un seuil de pression et/ou de débit de fluide minimal déterminé lorsque ladite soupape d'ouverture et fermeture du fluide est fermée, et le dispositif de soupape (11,11 étant apte à ouvrir le circuit d'alimentation (9,9') en fluide de l'outil après que la soupape (13, 13') se soit élevée à une position variable au-delà de son élément siège à une circulation du fluide gazeux dépassant ledit seuil de pression et/ou de débit de fluide déterminé, lorsque ladite soupape d'ouverture et fermeture du fluide est ouverte, le dispositif de soupape (11,11') étant en outre relié à un élément de commande du moteur (5,5') de compresseur apte à détecter la position de la soupape (13,13') relativement à son élément de siège (15,15 et à commander le régime de rotation du moteur de façon variable en fonction de ladite position de la soupape (13,13'). 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, tel que ledit dispositif de soupape (11, 11') est un dispositif de pointeau positionné sensiblement vertical, à un angle de 15 près, et comportant un pointeau (13, 13') monté mobile dans un élément de siège complémentaire (15, 15'), à une hauteur variable relativement au dit élément de siège (15, 15'). 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, tel que ledit élément de commande du moteur (5) comporte un détecteur (19) de la hauteur du pointeau (13) relativement à son élément de siège (15), relié à un transducteur pilotant un élément actionneur (21) de la commande du régime du moteur (5) du compresseur, lequel (21) est commandé de façon variable en fonction de ladite hauteur du pointeau (13) relativement à son élément de siège (15). 4. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1-3, tel que ledit élément de commande est à fonctionnement électrique, étant alimenté par une batterie. 5. Dispositif de commande selon l'une des revendications 2-3, tel que ledit élément de commande comporte un circuit de fluide gazeux (circuit de commande du moteur) relié à l'extrémité inférieure de l'élément siège (15) du dispositif de pointeau (11) en regard du pointeau (13), et à un piston de l'élément actionneur (21) de commande du régime du moteur de compresseur, le piston de l'élément actionneur (21) étant commandé en extension de façon variable en fonction de ladite hauteur détectée du pointeau (13) relativement à son élément de siège (15). 6. Dispositif de commande selon la revendication 5, tel que ledit dispositif de pointeau (11) fait office de débitmètre et pilote directement l'actionneur (21) (piston) par un circuit de fluide relié au dispositif de pointeau et menant jusqu'au dit actionneur (21). 7. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, tel que le moteur (5') du compresseur (1') est commandé dans un régime binaire, soit à plein régime lorsque l'outil (3') est en service, soit en régime de ralenti lorsque l'outil (3') est au repos, notamment dans le cas d'un marteau piqueur pneumatique où l'utilisation est intermittente. 8 Dispositif de commande selon la revendication 7, tel que ledit réservoir d'air comprimé (7) est supprimé et une soupape de pressionminimale (23') est montée sur le circuit d'alimentation (9') en fluide de l'outil pour le refroidissement du compresseur en régime de ralenti du moteur, étant en dérivation du circuit d'alimentation (9') et du circuit de fluide gazeux (27) (circuit de commande) relié à l'extrémité inférieure de l'élément siège (15') du dispositif de pointeau (11') et elle permet un échappement minime de fluide gazeux lorsque le moteur (5') est au ralenti et lorsque l'on ouvre la circulation de fluide gazeux à la commande de l'outil (3'}, par ladite soupape d'ouverture et fermeture du circuit d'alimentation (9'), il se crée un flux de fluide gazeux amplifié dans le circuit d'alimentation (9') apte à soulever le pointeau (13') et actionner le piston d'actionneur (21 de commande de régime du moteur pour mettre le moteur (5') à plein régime pour alimenter en fluide gazeux comprimé l'outil (3') en service, et lorsque la commande de l'outil (3') est interrompue et que la soupape d'ouverture et fermeture du circuit d'alimentation (9') est fermée, le pointeau (13') redescend sur son siège (151, la surpression du fluide dans le circuit d'alimentation (9') est évacuée par une soupape de pression maximale (22') et la pression de fluide dans le circuit de commande (27) baisse progressivement, ceci au moyen d'une petite fuite formée par un petit trou sur son conduit, dans un faible laps de temps (une à deux secondes), et ainsi la pression du fluide sur le piston d'actionneur (21') de commande de régime du moteur baisse pour revenir à une position de ralenti du moteur. 9. Dispositif de commande selon la revendication 8, tel que l'échappement d'air en régime de ralenti du moteur (5') par la soupape de pression minimale (23') contribue au refroidissement du compresseur (11 (bloc à vis) par un courant d'air frais évacué à faible pression par celle-ci. 10. Dispositif de commande selon l'une des revendications 8-9, tel que la soupape de pression minimale (23') est fermée en plein régime du moteur (5'). 11. Système de compresseur (1,11 et d'outil pneumatique associé (3,3') comportant un dispositif de commande du moteur (5,5') de compresseur (1,11 tel que défini dans l'une des revendications précédentes.35