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Régulateur pour compresseur.
Cette invention concerne des régulateurs pour compresseurs de fluides actionnés par des moteurs et plus spécialement un régulateur déterminant la vitesse maxima ou minima du moteur en concordance avec le rendement demandé au compresseur.
Un ensemble à moteur de cette nature comprend un compresseur de fluide entraîné par un moteur ou machine, par exemple un moteur à combustion interne ou une machine à vapeur et un
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réservoir d'accumulation pour emmagasiner le fluide sous pression fourni par le compresseur. Lors du fonctionnement de l'ensemble, l'arrivée du fluide au réservoir continue jusqu'à ce que la pression intérieure de celui-ci atteigne une valeur déterminée, après quoi un dispositif aménagé sur le compresseur entre en action pour empêcher l'arrivée ulté- rieure de fluide au réservoir récepteur ( communément appe- lée " décharge " ) et en même temps réduire à son minimum de vitesse le moteur entraînant le compresseur, c'est-à-dire à sa vitesse de ralenti.
Le compresseur continue cependant à fonctionner de cette manière jusqu'à ce que la pression, à l'intérieur du réservoir récepteur, tombe à un minimum dé- terminé, moment auquel le dispositif entre en action, pour que le compresseur recommence à envoyer du fluide au réservoir récepteur ( communément appelé recharge ") et pour accélé- rer le moteur jusqu'à sa vitesse maxima de fonctionnement.
En opérant ainsi, et, pour de petites charges, le com- presseur subit des fluctuations rapides variant dans les li- mites extrêmes de marche rapide et de marche au ralenti ayant pour résultat un fonctionnement inefficace et dispendieux de l'ensemble.
Un des objets de la présente invention est précisément de réaliser un ensemble de compresseur à moteur pouvant rechar- ger pendant que le moteur fonctionne à sa vitesse minima.
Grâce à cette invention, lorsqu'il s'agit de charges lé- gères, il devient impossible de remettre le compresseur en char- ge à la vitesse maxima du moteur, tant qu'une pression minima de décharge du compresseur n'a pas été atteinte.
Enfin, cette invention permet de ne pas lancer le moteur à sa vitesse maxima pour remettre le compresseur en charge
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lorsqu'il s'agit de charges légères, tant qu'un minimum déterminé de pression nta pas été obtenu dans le réservoir récepteur et seulement après qu'une période déterminée s'e'st écoulée.
Un autre objet de cette invention est de réaliser un dispositif empêchant le moteur de reprendre sa vitesse maxima, après la recharge, s'il s'agit de charges légères, et permettant de la reprendre lorsqu'il s'agit de charges importantes. De plus, cette invention permet dé réaliser un dispositif de commande du régulateur en concordance avec les variations de la pression de décharge du compres- seur.
Enfin, on réalise:, un dispositif de réglage variant en concordance,avec la pression de décharge du compresseur, au moyen duquel, en cas de pression élevée de décharge dé- terminée, la vitesse du moteur décroît d'un maximum à un minimum ; en cas d'une pression maxima déterminée, le compres- seur se décharge ; en présence d'une pression basse déter- minée le compresseur se recharge, et pour une pression mi- nima déterminée le moteur accélère d'un minimum à une vites- se maxima.
Tous ces buts ressortiront plus clairement de la des- cription qui va suivre ainsi que de l'examen des dessins annexés dans lesquels :
La fig. 1 est une vue partiellement en élévation et partiellement en coupe d'une application de la présente inven- tion à un ensemble compresseur,dans laquelle le régulateur a été représenté à grande échelle pour faire ressortir plus clairement les détails.
La fig. 2 représente une coupe du dispositif de charge de la fig. 1.
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La fige 3 est une vue en élévation partielle et en coupe partielle d'une partie du dispositif de comman- de du régulateur construit en concordance avec les prin- cipes de cette invention.
Si l'on se reporte à la fig. l, on verra que l'en- semble compresseur consiste en un compresseur de fluide 1 monté sur un bâti 3 supporté par des roues 5. Le bâti 3 supporte également un moteur à combustion inter- ne 7 agencé pour entraîner directement le compresseur de fluide 1. Le fluide que doit comprimer ce compresseur 1 arrive par la conduite d'alimentation 9, et la cana- lisation 11 fait passer le fluide comprimé du compres- seur au réservoir récepteur 13.
La conduite d'alimentation 9 contient un organe 15 de charge et de décharge représenté en détail dans la fig. 2. Ce dispositif consiste en un carter 17 relié à la conduite d'alimentation 9 par sa partie supérieure et au compresseur 1 par son extrémité Inférieure. Le carter est agencé de façon qu'une partie de sa paroi se prolonge à l'intérieur de cette paroi pour former les guides 19 pour le déplacement d'une soupape cylindrique 21 équilibrée. Une plaque 23 obture une ouverture 24 dans la paroi latérale du carter 17 et est munie d'une partie creuse 26 dans laquelle est logé un ressort 25 poussant la soupape 21 vers la droite en pesition d'ou- verture.
La soupape étant en position ouverte comme le montre la fig. 2, on voit tout de suite que le fluide peut entrer dans la conduite d'alimentation 9, passer autour de la soupape 21, et s'écouler dans le compresseur.
Sur le carter 17 et du côté opposé à la plaque 23
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est fixé un cylindre 27 à l'int érieur duquel se trouve un piston 29. Une extrémité 31 du cylindre 27 sert de siège à la soupape 21 lorsque celle-ci se trouve dans sa position d'ouverture, c'est-à-dire sur la droite. Le piston 29 est disposé pour se dé- placer dans le cylindre et transmettre son mouvement à la soupape 21 en appuyant sur la partie conique 33 qui est partie intégrante de la soupape cylindrique 21. Lorsque la pression exercée par le piston 29 sur la soupape 21 est suffisante pour vaincre la résis- tance du ressort 25, la soupape cylindrique 21 sera soulevée de son siège 31.
Ce mouvement de la soupape fermera la communication existant entre la conduite d'alimentation 9 et le compresséur 1 lorsque les brides 35 se mettront en ligne avec les parois du carter 17 qui servent de guidage 19 pour la soupape 21.
Sur un côté du cylindre 27 et communiquant avec lui, se trouve une soupape auxiliaire actionnée par la pression et généralement désignée sous 36. Cette soupa- pe sert à commander l'admission du fluide sous pression dans le cylindre et par suite le mouvement du piston en antagonisme avec le ressort 25. La soupape auxiliaire 36 comprend un corps de soupape 37 communiquant direc- tèment.avec.le réservoir 13 par la conduite 39. Pour éviter une communication continue entre le réservoir et le cylindre 27 une soupape auxiliaire indépendante 41 repose normalement sur le siège 43 au moyen de la tige 45. Comme l'indique la figure, cette tige 45 transmet la pression du ressort 47 comprimé entre.cette tige et la fourrure 49.
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Dans le cas où la pression à l'intérieur du réser- voir est suffisante pour soulever la soupape auxiliai- re séparée 41 de son siège 43 malgré la force compri- mante du ressort 47 on a prévu un second siège 51 formé par une fourrure 53 insérée à l'intérieur du corps 37 de la soupape auxiliaire et donnant à la soupape 41 une forme spéciale lui permettant de rester sur son siège.
En réglant la fourrure 49 on peut augmenter ou diminuer la tension du ressort 47, et la pression à laquelle la soupape 41 sera soulevée de son siège 43 et tendra à solliciter son siège 51 peuvent être déterminée; à l'avance ainsi que la pression à laquelle la soupape 41 retourne à son siège 43.
On voit donc, par ce qui précède, que lorsque la pression dans le réservoir atteint une valeur déterminée, suffisante pour vaincre l'antagonisme du ressort 47, la soupape 41 s'ouvre laissant ainsi passer le fluide par le siège de la soupape 43 dans le canal 55, puis dans le cylindre 27 pour obliger le piston à pousser la soupape cylindrique dans sa position de fermeture. La pression nécessaire pour ouvrir la soupape 41 est plus élevée que celle nécessaire à maintenir la soupape ouver- te, puisque la surface de pression effective de la sou- pape s'augmente de la portion de surface du diamètre de la soupape reposant sur le siège 43 lorsque la soupa- pe est fermée.
Toutefois, lorsque la pression tombe suffisamment, pour que le ressort 47 ramène la soupape 41 sur son siège 43 le fluide traqué dans la chambre 27 peut alors s'échapper. C'est ce que permet le siège 51 qui
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laisse passer le fluide dans le canal 55 ainsi que par l'ouverture centrale 57 de la fourrure 49 entou- rant la tige 45 et conduisant à l'air atmosphérique.
Lorsque le fluide a été aspiré du cylindre, la force comprimante du ressort 25 déplace la soupape cylindri- que 21 de sa position de fermeture vers sa position d'ouverture et ramène la soupape 21 sur son siège 31.
Pour résumer l'action de ce dispositif, on peut ajouter que lorsque la pression dans le réservoir récepteur atteint une valeur déterminée, la soupape auxiliaire s'ou- vre et la pression du fluide ferme la soupape cylindrique pour décharger lamachine.
Lorsque la pression tombe à un minimum déterminé, la soupape auxiliaire se ferme, le fluide sous pression s'échappe du cylindre et la soupape cylindrique s'ouvre pour recharger à nouveau le compresseur.
Si l'on considère la fig. l, la vitesse du moteur à combustion interne est commandée par un régulateur, in- diqué par le chiffre 59, et consistant en un arbre 61 relié directement à l'arbre ( non représenté ) de la ma- chine. Une roue dentée 63 fixée à une bride sur l'arbre 61 est munie d'oreilles 65 sur lesquelles oscillent les poids 67. Lorsque la machine tourne, la force centrifuge fait écarter les poids de l'arbre 61 en concordance avec la vitesse du moteur jusqu'à ce qu'ils atteignent leur po- sition extrème d'écartement qui empèche la vitesse du moteur de s'accentuer.
Les rouleaux 69 montés sur les poids 67 reposent contre un¯plateau 71 entourant un prolongement de l'arbre 61, de sorte que, lorsque les poids s'écartent le ressort du régulateur 89 se trouve comprimé et le mou-
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vement du plateau 71 est transmis, par une butée anti- friction 73, à un plateau 75 formant partie intégrante de la broche 77 montée mobile sur l'arbre 61 et concentrique avec celui-ci.
Le plateau 75 est muni d'une chape 79 entourant le levier 89 sur lequel elle est clavetée et pivotant lui-même sur le bâti du moteur en 83. A l'autre extrémité du levier 81 un tirant 85 commande le volet 87 dans la tuyauterie d'admission de la machine. Si la vitesse du moteur décroît, le mouvement des poids 67 retombant vers l'arbre 61 déplace le plateau 71 dans la même di- rection, déplaçant ainsi le levier 81 autour de son pivot 83 et actionnant également le volet 87 au moyen de la tige 85 en position d'ouverture pour accélérer le moteur.
Inversement lorsque la vitesse du moteur augmente,le le- vier 81 et la tige 85, sous la tension du ressort 89, actionnent le volet dans la direction opposée et diminuent l'alimentation en combustible du moteur.
Comme d'habitude avec des régulateurs centrifuges les poids 67 demeurent dans leur position de rappel au moyen d'un ressort 89. Ce ressort est logé à l'intérieur d'un carter 91 fixé sur le bâti du moteur et avec un alé- sage 93 le traversant en entier. Cet alésage communique par l'une de ses extrémités avec une cavité 95 servant de logement au ressort et un plongeur 97 le traverse entiè- rement ; sur ce plongeur est aménagée une bride servant d'arrêt à une extrémité du ressort 89. L'autre extrémité du ressort pousse un organe 99 contre l'épaulement 101 formé sur le levier 81.
L'extrémité extérieure du plongeur 97 repose contre
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un levier à croohet 103 pivotant sur le carter 91 et est agencédpour comprimer le ressort 89'. Le réglage de la vitesse de fonctionnement du régulateur est déter- miné par la force dépensée par les poids 67 pour dépla- cer le plateau 71. De ce fait, sille levier à crochet oblige le plongeur 97 à comprimer le ressort jusqu'à sa limite de compression, il faudra une vitesse de moteur beaucoup plus grande pour que la force centrifuge des poids 67 soit suffisante pour entraîner le plateau 71 vers l'extrémité de l'arbre en antagonisme avec la résis- tance du ressort 89.
Dans ces' conditions il s'ensuit que le plateau 71, le levier 81, et le tirant 85, ne se déplaceront pas pour freiner et diminuer la vitesse du moteur tant que celle-ci ne dépassera pas le maximum auquel on désire que le moteur soit actionné.
Réciproquement, si le levier à crochet 103 est déplacé de façon que le ressort 89 puisse de détendre et déplacer le plongeur 97 vers la gauche, le plateau 71 peut alors s'écarter de l'arbre 61 sous l'effet des poids 67 quand le moteur tourne à une vitesse beaucoup plus réduite. Il s'ensuit que le moteur travaille à une vitesse beaucoup plus réduite, et une augmentation légère de vitesse agira sur les poids pour accentuer l'écartement du plateau 71 de l'arbre, freinant ainsi l'admission du moteur et décroissant la vitesse jusqu'au minimum voulu.
Si donc, on règle à l'avance le levier à crochet 103 on peut également régler par cela même la vitesse du régulateur et pour cette raison un dispositif déterminant la pression et ayant deux positions de commande, se trouve réuni à ce levier au moyen du tirant 105.
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La fig. 3 représente plus clairement le détail du mécanisme régulateur qui consiste en une chambre à compartiments 107, munie d'un alésage 109 communi- quant avec le cylindre 111. Le piston 113 dans ce cylindre est fixé à un axe 115 passant dans l'alésage 109 et relié au levier 117 pivotant sur le bâti du moteur en 119. A l'extrémité du levier opposée à celle sur la.quelle l'arbre 115 est fixé, se trouve un tirant 105 relié au levier à crochet 103 . A l'intérieur du cylindre 111 et à son extrémité se trouve une cavité rétrécie 121 dans laquelle repose un ressort 123 aménagé contre le piston 113 et poussant celui-ci en position normale vers la droite.
L'extrémité de la chambre à compartiments 107 est obturée par un couvercle 125 fixé sur celle-ci. Une douille filetée 127 se prolonge à travers ce couvercle dans le cylindre 111 et repose contre le piston 113.
Des fentes 129 sont aménagées à l'extrémité de la douil- le filetée et reposent contre le piston pour former une ouverture débouchant dans le cylindre. Cette douille filetée est en communication avec un organe répondant à la pres- sion de décharge, par exemple un mécanisme auxiliaire à soupape, comme indiqué en 131 et dont la construction est identique à celle de la soupape auxiliaire 36 décri- te à propos du dispositif de décharge et de recharge et qui communique également avec le réservoir récepteur au moyen de la conduite 133.
Puisque les caractéristiques de la soupape auxiliai- re 131 sont identiques à celles de la soupape auxiliaire 26 décrite en corrélation avec le dispositif de décharge
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et de recharge, on utilisera les mêmes numéros de réfé- rence auxquels le numéro 1 sera ajouté comme suffixe pour indiquer des parties similaires et on se dispensera de décrire la soupape auxiliaire 131. De même, le fonc- tionnement de cette soupape est identique à celui de la soupape précédemment décrite, excepté en ce que l'on uti- lise des pressions différentes du réservoir pour ouvrir et fermer cette soupape, La régulation des pressions à lieu naturellement en faisant varier la force comprimante du ressort 47.
Fendant le fonctionnement du compresseur la soupa- pe 131 reste fermée pendant la période initiale de charge. Cependant lorsque la pression à l'intérieur du réservoir monte à une valeur suffisante pour soulever de son siège 431 la soupape 411 en antagonisme avec la compression du ressort 471, le fluide venant du réservoir passe par le siège 431 dans le conduit 127 et s'échap- pe dans le cylindre 111 de façon à exercer une pression sur le piston 113 et déplacer ce dernier vers la gauche en antagonisme avec la pression du ressort 123. Le mou- vement du piston est transmis au levier 117 par l'arbre 115 et le déplacement consécutif du tirant 105 sépare le levier à crochet du plongeur 97 pour détendre le res- sort 89.
Cette détene du ressort 89 permet à l'épaulement 101 qui repose le long de l'organe 99 de continuer son déplacement vers la gauche pour fermer le volet 87.
Le moteur tourne donc à sa vitesse minima comme on l'a ex- pliqué plus haut. Cet état de choses se prolonge tant que la soupape 411 reste sur son siège 511 pour permettre
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le passage du fluide venant du réservoir à travers le siège 431. Lorsque la pression à l'intérieur du réser- voir commence à diminuer, la soupape reste ouverte tant que la pression exercée sur la soupape 411 n'est pas suffisante pour vaincre la force de compression dévelop- pée par le ressort 471.
La pression nécessaire à maintenir soulevée la sou- pape est considérablement moindre que la pression néces- sitée pour l'ouvrir. Ceci ressort évidemment du fait que la pression effective exercée sur la surface s'augmente de la surface totale de la soupape 411 comme on l'a fait ressortir lors de la description de la soupape 41 à propos de la soupape auxiliaire 36. En se fermant la soupape 411 arrêtant l'arrivée du fluide sous pression du réservoir au cylindre, le piston ne revient pas immé- diatement de sa position de gauche à la position normale de repos à la droite du cylindre.Ceci est dû au fait que le fluide sous pression reste dans le cylindre lorsque la soupape 411 se ferme, et en conséquence un échappe- ment du fluide du cylindre peut se faire d'une manière analogue à celle du dispositif 36 de " recharge " et de " décharge " .
Le trajet que suit le fluide pour sortir,passe donc par les fentes 129 dans le conduit 127, le siège 511, puis par le canal 571 vers l'air extérieur. Par cette disposition le cylindre communique en temps normal avec la pression atmosphérique et ce n'est que lorsque la pression élevée à l'intérieur du réservoir atteint une valeur déterminée que le fluide passe de celui-ci dans le cylindre et à ce moment le trou d'air est fermé par la soupape 411
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puisqu'elle repose sur son siège 511. Lors du fonction- nement du dispositif-entier de régulation, la pression , élevée prédéterminée à laquelle la soupape aucxiliaire
131 s'ouvre, est légèrement inférieure à la pression maxima' permise à laquelle la soupape auxiliairme 36 s'ouvre.
Par exemple la soupape .131 peut s'ouvrir à une pression de 7 kg par cm2 et la soupape 36 à une pression de 7,350 kg par cm . Le réglage de ces pression dépend évidemment de la volonté de l'opérateur qui,peut faire varier la force de compression des ressorts
47 ou 471 de la manière indiquée. Comme les pressions d'ouverture des diverses soupapes sont différentes, il est conforme à cette invention que les pressionscorres- 'différentes ) pondantes de fermeture soient réglées/. Par exemple la pression minima de fermeture pour la soupape auxiliaire
36 peut être de 6 kg par cm2 et le pression correspon- dante de fermeture, c'est-à-dire le minimum déterminé pour la soupape auxiliaire 131, peut être de 5,6 kg par
2 cm .
En général le fonctionnement de l'ensemble a lieu comme suit : Lorsque la machine est mise en route et que le réservoir n'indique pas de pression, les deux soupapes auxiliaires 36 et 131 sont fermées, laissant la soupape cylindrique 21 dans sa position d'ouverture et le pis- ton 113 dans sa position extrème droite correspondant au réglage de vitesse maxima du régulateur. Lorsque la pression 'remonte à 7 kg par cm2, la soupape 411 s'ouvre, le piston 113 se déplace vers la gauche et modifie la vitesse du régulateur pour/1'amener à son minimum de vitesse.
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Si la charge demeure constante, le compresseur accomplit les fonctions exigées à une vitesse minima du moteur ; si la pression continue à augmenter dans le réservoir jusqu'à atteindre son maximum tolérable de 7, 350 kg par cm2 la soupape 41 agit pour fermer la soupape cylindrique 21 et empêcher toute arrivée ultérieure d'air au réservoir. Or, la charge augmente, la pression dans le réservoir tombe et lorsqu'elle atteint 6 kg par cm2 la soupape 41 se ferme et la soupape de décharge 21 s'ouvre de nouveau pour permettre l'arrivée d'air du compresseur au réservoir. Tant que la charge n'atteint pas la valeur à laquelle la pression dans le ré- servoir tombe , à 5,6 kg par cm2, la valve 411 reste ouverte et la machine continue à fonctionner à sa vitesse minima.
Cependant, si la charge augmente et que la pression tombe au minimum acceptable de 5,6 kg par cm2, la soupa- pe 411 se ferme laissant échapper dans l'atmosphère le fluide du cylindre 111 et le piston revient alors à sa position droite extrème obligeant ainsi le moteur à accélé- rer à nouveau jusqu'à sa vitesse maxima.
Il apparaît donc que pendant la durée de fonctionnement du compresseur, le dispositif de régulation interviendra pour maintenir le moteur à sa vitesse minima tant que la charge n'exigera pas qu'il tourne à son maximum de vitesse, en sorte que le cycle des opérations sera identique à celui décrit.
Il est bien entendu que la forme de réalisation don- née ne représente qu'n des exemples possibles d'exécution et que des modifications peuvent y être apportées sans modi- fier en quoi que ce soit le cadre ni l'esprit de cette inven- tion.