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Procédé et dispositif pour lefreinage au moyen de moteurs à air comprimé.
La présente invention concerne un procédé pour lefreinage au moyen de moteurs à air comprimé et en parti- culier au moyen de moteurs à roues dentées pour transporteurs.
On a jusqu'à présent réalisé ce procédé de telle manière que le moteur à air comprimé aspire l'air extérieur et l'amène jusqu'à, la pression du réseau, après quoi l'air est envoyé au réseau ou bien de nouveau détendu et évacué. Le diagramme d'entropie visible au dessin (fig. 1) montre que lors de la compression en question, il se produit des températures très
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considérables de l'air comprimé, qui sont toujours très désa- gréables et souvent même inadmissibles. Si l'on suppose par exemple que de l'air extérieur à 30 C est aspiré, la com- pression adiabatique de 1 atm. abs. à 5 atm. abs. donnerait une température de l'air de 202 C. Une température aussi élevée n'est plus admissible dans beaucoup de cas, par exemple dans les mines.
Comme les freins mécaniques ne sont pas avan- tageux non plus à cause de la forte usure et du fort dévelop- pement de chaleur en cas de freinage permanent, il n'existe jusqu'à présent pas de dispositif de freinage satisfaisant, en particulier pour des charges descendantes dans les travaux du fond.
La présente invention montre un moyen de faire mar- cher le moteur en vue du freinage comme compresseur sans qu'il se produise des températures d'élévation inadmissible. Cette possibilité est créée par le fait que la machine est employée plus pour la compression de l'air du réseau à une pression elevée que la pression du réseau. Suivant la présente invention, la machine prend donc de l'air comprimé au réseau et le com- prime à une tension plus élevée. Ce qui donne la mesure de la puissance à freiner c'est essentiellement la différence de pression entre l'air aspiré et l'air comprimé.
Dans l'exemple de la pagel, on a considéré l'éléva- tion de température pour une différence de pression de 1 à 5 atm. abs. Dans le cas d'une compression d'air compriméde 5 atm. abs. à 9 atm. abs. et ayant une température initiale de 30 C, il se produit une température finale de 84 C (voir dia- gramme). Une sembhble température peut être considérée comme parfaitement admissible.
Pour la compression de 1 kg. d'air de 5 atm.abs. à 9 atm.abs., il faut 13 calories tandis que pour la compression de 1 kg. d'air de 1 atm. abs. à 5 atm.abs. il faut 43 calories.
Mais comme lors de l'aspiration d'air à 5 atm. abs. on aspire /
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5 fois autant d'air, en poils, que lors de l'aspiration d'air à 1 atm.abs., il faut lors de la compression de l'air à 5 atm. abs., 5 fois 13- 65 calories. On peut donc freiner une plus grande puissance dans le moteur que dans le premier exemple malgré qu'il se produit une température finale notablement moindre.
On est par conséquent en état, par la présente in- vention, d'absorber des travaux considérables lors de la des- cente de charge sans devoir accepter des températures élevées.
L'air emprunté au réseau d'air comprimé et qui a été porté lors du freinage de la machine à une pression plus élevée que la pression du réseau, peut être renvoyé au réseau de sorte qu'il ne se produit pas de perte d'air comprimé.
Le dispositif pour la réalisation du procédé de freinage expliqué peut consister en ce que l'on étrangle l'échappement d'un moteur connu à air comprimé tandis que l'entrée reste raccordée au réseau. Le moteur travaille alors contre une contre-pression. L'espace derrière le point d'étranglement peut éventuellement être mis en communication avec le réseau d'air comprimé de sorte que l'air pris au réseau pour le freinage est rendu de nouveau utilisable.
Si l'on veut prévoir au moteur lui-même aussi peu de modifications que possible, on peut employer également le dispositif suivant la fig. 2. Si le moteur est employé de la manière usuelle par exemple pour l'actionnement de la bande F transportant vers le haut, on introduit l'air comprimé en A.
Cet air parcourt le régulateur B consistant par exemple en un piston d'étranglement et est conduit par le robinet d'in- version C dans le canal 1. L'air comprimé met alors en ro- tation dans le sens des flèches en traits interrompus les roues dentées 3 et 4 du moteur à engrenages D et sort en 5 et 6 pour parvenir à l'air libre en E par la tubulure 7.
Si alors on doit transporter de haut en bas sur la bande F, la charge tend à entrainer la bande de transport, @
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ce qui peut avoir pour résultat un emballement de la commande.
Le freinage nécessaire par conséquent est provoqué, suivant la présente invention, par le fait que l'échappement de la machine est relié au réseau d'air comprimé, en suite de quoi l'air du réseau est comprimé à une pression située au-dessus de la tension du réseau. La conduite H est raccordée au réseau d'air comprimé.
L'air parvient de cette conduite par le robinet à trois voies G à la tubulure de sortie 7 et de/là, toujours dans le sens des flèches représentées en trqits pleins, passe par les roues den- tées 3 et 4, de celles-ci par les conduites 2 et 1 et le robinet C ainsi que le logement B du régulateur vers un autre robinet à trois voies K. De celui-ci l'air .est envoyé au réseau ou à un appareil d'utilisation en passant par une soupape de retenue M.
Ce montage du moteur a encore l'avantage particulier que le régulateur B peut être employé également pour le freinage.
Si le moteur marche trop vite sous l'influence de la matière descendant se trouvant sur le transporteur, le régulateur étran- gle la conduite allant de A vers C, c'est à dire que la machine fonctionnant comme compr.esseur doit alors travailler contre une contre-pression plus élevée. Elle est ainsi freinée énergique- ment et retombe de nouveau au nombre de tours désiré. Il ne faut donc aucune modification du régulateur, au contraire il travaille lors du freinage avec la même mise en position et de façon exac- tement aussi simple que lors du soulèvement de la charge.
Lorsque la bande de transport F doit démarrer dans le sens de la descente d'abord sans charge, de telle sorte qu'elle ne peut pas entrainer le moteur fonctionnant comme compresseur, on prévoit avantageusement, en A ou K, une possibilité de con- duire à l'air libre l'air entrant par l'échappement et quittant la machine par la conduite 1. La bande est donc d'abord action- née dans le sens de la descente pour être ensuite chargée pro- gressivement de matière, en suite de quoi elle continue à mar- cher d'elle-même, de sorte qu'alors la liaison indiquée avec l'air extérieur doit être fermée et le montage représenté au
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dessin doit être établi. Cette manoeuvre peut être réalisée éga- lement automatiquement.
Si la machine à air comprimé actionne par exemple un transporteur à bande descendant, elle doit appor- ter, lorsque la bande n'est pas chargée, de l'énergie à celle-ci comme moteur. Lorsque la bande est chargée de matière à transpor- ter, elle est actionnée par son poids. Le moteur doit alors agir comme frein de la manière expliquée déjà.
Pour obtenir ce résultat, le raccordement de la conduite d'air du départ du moteur,d'une part directement à l'air exté- rieur, d'autre part, à un réseau d'air comprimé, est commandé par un organe d'obturation, par exemple une soupape à piston, qui est placé sous la dépendance de la pression dans la conduite d'air de départ du moteur. Aussi longtemps que le moteur fonc- tionne à pleine force, la conduite de départ d'air est ouverte pleinement. Si le moteur est déchargé, par exemple par charge- ment de la bande, il a la tendance de marcher plus vite, son régulateur à force centrifuge produit un étranglement. De ce fait, la pression s'élève dans la conduite d'air de départ.
Si en cas de charges plus fortes la bande commence finalement à actionner le moteur, la pression s'élève toujours de plus en plus dans la conduite d'air de départ par suite de l'étran- gelement au moyen du régulateur et le changement de la sortie à l'air libre à la sortie dans le réseau se produit de la ma- nière déjà. décrite. Le réglage peut, au lieu d'être rendu dé- pendant seulement de la pression dans la conduite d'air de départ, être rendu indépendant également de la différence de pression entre la conduite d'air de départ et le réseau.
Un exemple de ceci est représenté à la fig. 3.
L'air sous pression pa rvient du réseau 11 en 12 dans le moteur M et parvient par l'espace 13 et le robinet d'inver- sion 14 à l'ouverture d'entrée 15. Il fait tourner les rotors 16 et 17 dans le sens des flèches de sorte que la bande indi- quée en 18 est actionnée. Par la conduite 19, l'air sortant
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parvient de nouveau par le rovinet 14 à un piston d'étranglement 20 qui est actionné par un tringlage indiqué en 21 au moyen du régulateur à force centrifuge. De la soupape d'étranglement, l'air sort en 22 pour pénétrer dans la soupape d'inversion V en 23. Dans la position représentée du piston 24 de cette sou- pape, l'air peut s'échapper directement à l'extérieur par la conduite 25. C'est de cette manière que le moteur fonctionne aussi longtemps ¯qu'il actionne la bande 18.
Si celle-ci est chargée progressivement, elle décharge le moteur par suite de la pesanteur de la matière de charge et le moteur marche plus rapidement. L'augmentation du nombre de tours produit, par l'in- termédiaire du régulateur à force centrifuge, un déplacement du piston 20 et par conséquent un fort étranglement de la conduite 19 de départ d'air. Par conséquent,la pression s'élèvera petit à petit dans celle-ci. Cette conduite est reliée par une con- duite 26 à un espace 27 situé en-dessous du piston 24, ou de- vant le piston 24. lorsque la pression dans la chambre 19 s'est élevée au-dessus d'une certaine val eur, cette pression est capable de soulever ou de déplacer le piston 24. La contre- pression sur le piston peut être provoquée par le poids du pis- ton, un ressort ou également par exemple par la pression du réseau.
On a représenté dans l'exemple cette dernière possibili- té. La soupape comprend alors deux pistons 24 et 24a qui sont reliés par une tige'de piston commune. L'espace 28 au-dessus ou ' du piston 24a/derrière celui-ci est en communication par la conduite 29 avec le réseau d'air sous pression en 30. Si la pression dans la chambre 19 ou 27 dépasse la pression du réseau, le piston 24 est refoulé ou déplacé vers le haut et ferme 1!ou- verture 25. L'air peut alors s'échapper seulement encore par la soupape de retenue 31, le moteur doit donc fonctionner main- tenant contre la soupape 31. Le moteur M fonctionne à partir de ce moment comme frein de la manière indiquée plus haut. L'air est ramené dans le réseau derrière la soupape 31, comme on l'a représenté.
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La constitution de la soupape d'inversion V peut être quelconque. A la place d'un tiroir à pistons, on peut employer également une membrane, un clapet actionné par un piston à air comprimé ou un organe équivalent. La soupape V peut être re- liée par constructinn à la soupape d'étranglement.
Il est particulièrement avantageux, en cas d'emploi d'un tiroir à pistons, de prévoir pour le côté recevant l'ac- tinn du réseau un diamètre un peu plus grand. En cas de dia- mètres égaux, il se produit après l'inversion un étranglement à la soupape de retenue qui a pour conséquence un abaissement du nombre de tours du moteur. Ceci peut être évité lorsque la soupape d'inversion change les connexions seulement en cas d'une pression un peu plus élevée dans la conduite d'air de départ que la pression du réseau, ce qui peut être produit par la différence de diamètres des pistons 24 et 24a.
La présente invention n'est pas applicable seulement pour les moteurs à engrenages, mais d'une manière générale pour tous les genres de moteurs qui sont actionnés par un fluide gazeux. Dans beaucoup de cas, il sera possible d'uti- liser la pression élevée de l'air comprimé lors du freinage par le fait qu'on conduit l'air dans des outils qui travail- lent également avec une tension plus élevée que la tension du réseau. Dans chaque cas il est avantageux d'amener ra- pidement aux appareils consommateurs l'air qui a traversé la machine.
Le procédé peut s'employer avec avantage là où il faut transformer de l'énergie en une forme inoffensive et désirée.