<Desc/Clms Page number 1>
Régulateur pour compresseur
La présente invention concerne les régulateurs pour compresseurs de fluide aotionnés par moteur et plus spécialement un régulateur à trois vitesses pour mieux adapter la vitesse du moteur au rendement du compresseur.
Le type de compresseur mobile auquel s'applique le régulateur de la présente invention comprend généralement un compresseur de fluide et un moteur à combustion interne qui entraîne le compresseur. Jusqu'à maintenant, lors du fonctionnement de cet ensemble, le compresseur envoyait du
<Desc/Clms Page number 2>
fluide sous pression dans un réservoir jusqu'à ce que la pression y atteigne une valeur élevée. Lorsque cette pression était atteinte, un dispositif adapté au compresseur arrêtait l'arrivée du fluide venant du compresseur au réservoir (communément appelée "décharge") par étranglement de la quantité délivrée au oompresseur, et en même temps réduisait au minimum la vitesse de marche du moteur.
L'ensemble continuait alors à marcher de cette manière jusqu'à ce que la pression dans le réservoir tombe à une valeur déterminée, et à ce moment le dispositif entrait de nouveau en aotion pour laisser passer le fluide fourni au compres- seur (communément appelé "reoharge") et accélérer,le moteur à sa vitesse normale ou maxima. Avec un système de ce genre, le compresseur recharge et décharge à intervalles rapprochés lorsque le débit qu'on lui, demande est faible et chaque fois que la recharge se produit le moteur accélère à sa vitesse maxima. Il en résulte que le moteur cherche toujours à adapter son régime aux exigenoes du compresseur, ce qui tend onéreuse l'exploitation d'un tel ensemble.
En conséquence, la présente invention a pour objet : a) un dispositif modifiant la vitesse de l'ensemble compresseur d'après la charge demandée pour que son fonotionnement sbit éoonomique; b) de réaliser la charge et la décharge du oompres- seur alors que le moteur tourne à sa vitesse minima; c) de faire fonotionner l'ensemble à une vitesse intermédiaire sous certaines conditions de charge au lieu de le laisser constamment aooélérer à une vitesse maxima puis retomber à une vitesse minima; d) d'augmenter la vitesse du moteur vers son maximum
<Desc/Clms Page number 3>
lorsque la pression dans le réservoir est tombée à une pression minima déterminée; e) de réduire la vitesse du moteur à une vitesse intermédiaire lorsque la pression dans le réservoir se trouve comprise entre une pression minima et une pression intermédiaire;
f) de réduire la vitesse du moteur à une vitesse minima déterminée lorsque le compresseur est en décharge tout en maintenant la vitesse du moteur à cette vitesse minima jusqu'à ce que la pression dans le réservoir soit tombée à une pression minima déterminée; g) de faire varier la vitesse du moteur entre une vitesse maxima et une vitesse intermédiaire suivant la pression dans le réservoir, tant que oelle-oi ne dépasse pas la pression élevée de décharge déterminée; h) de faire fonctionner l'ensemble compresseur à !rois vitesses différentes suivant les variations de charge et de maintenir les valeurs de décharge correspondantes du fluide allant au réservoir.
Tous ces objets ressortiront clairement de la des- oription qui va suivre à l'aide des dessins annexés dans lesquels:
La fig. 1 est une élévation représentant la présente invention appliquée à un ensemble compresseur mobile ; la fig.2 est une coupe du dispositif de régulation de la fig. 1 construit conformément aux principes de cette invention.
La figure 1 représente un ensemble oompresseur oonsistant en un oompresseur de fluide généralement désigné par la référence 1 qu'entraîne un moteur à combustion
<Desc/Clms Page number 4>
interne 3 monté sur un bâti 5 que supportent des roues 7.
'air arrive au compresseur 1 par la conduite 9, et après avoir été comprimé, passe par la conduite 11 dans le réservoir 13. Entre la conduite 9 et le compresseur 1 se trouve un dispositif de décharge 15. La vitesse du moteur à combustion interne 3 est réglée par le régulateur 17 qui est de oonstruotionordinaire, et comme il ne concerne pas cette invention, il n'en sera pas fait de description L'appareil 17, réglant la vitesse, est commandé par le régulateur qui comprend un dispositif sensible à la pression ou dispositif de régulation à piston 19 et un dispositif 21 qui commande l'arrivée du fluide à ce dernier.
Le dispositif de régulation à piston 19 comprend un carter 23 aveo oavité interne 25 servant de guide à un piston 27 à l'intérieur du carter. La cavité 25 du carter est fermée, à une extrémité, par la tête 29. Cette tête est munie d'un filetage sur lequel se visse le bouchon 31 serré par l'éorou de blooage 33. Un alésage 35 traverse le bouchon et comporte une partie rétréoie 37 pour constituer un siège de soupape 39. L'extrémité ouverte de l'alésage 35 est filetée pour recevoir la conduite 41 qui communique aveo le réservoir par l'intermédiaire du système à clapets 21 et la conduite 43 qui lui est associée.
De chaque coté du piston 27 se trouve une tige ou plongeur. Un de ces plongeurs 45 se trouve engagé dans l'alésage 35 du bouchon 31. L'extrémité du plongeur 45 est conditionnée pour former.olapet 47 pour agir conjointement avec le siège 39 à l'intérieur de l'alésage 31 et régulariser le flux de fluide sous pression arrivant par la conduite 41 dans la cavité 25 du carter 23, L'autre
<Desc/Clms Page number 5>
plongeur 49 passe à travers le carter 23, comme l'indi quent les lignes en pointillé de la fig. 2.- jusqu'en un point situé à l'extérieur du carter.
Un ressort 51 maintient le piston 27 dans une position intermédiaire de sorte que lorsque l'ensemble com menoe à fonotionner, le olapet 47 est ouvert et laisse pénétrer le fluide sous pression à l'intérieur de la cavité 25. Le ressort 51 entoure le bouohon 31 et le plongeur 45 et repose entre la tête 29 et le piston 27 Près de l'extrémité droite du carter 23, une ouverture filetée permet le logement de la conduite 55. Le but de cette ouverture sera expliqué plus loin.
Dans la partie inférieure du carter 23 se trouve un oanal 57 débouchant à l'intérieur de la cavité 25 près de l'extrémité gauche du carter, -?autre extrémité de ce oanal aboutit à une cavité plus grande 59 contenant un bouchon 61. Ce bouchon comporte deux évidements 63 et 65 réunis par un passage 67 qui s'ouvre sur une sortie 69, qui, àson tour, communique avec une ouverture 71 du carter 23. Une conduite 73 est vissée dans cette ouverture et se prolonge à travers la paroi du carter 23 pour déboucher à l'extérieur. L'évidement 65 communique directement aveo la conduite 75 et contient une bille 77 d'une soupape de retenue formée par la bille 77, une partie cylindrique 79 et une autre bille 81. Lorsque la deuxième bille 81 repose au fond de l'évidement 63 pour fermer le passage 67, le fluide ne peut s'échapper par le oanal 57.
La bille 81 s'abaisse dans certaines conditions de fonctionnement, sous l'effet de la pression existant dans le oanal 57 pour que le fluide puisse s'échapper par la conduite 73.
<Desc/Clms Page number 6>
Le plongeur 49 qui part du piston est fixé à l'extérieur du carter à un levier 83 pivotant en 85. Un boulon 87, serré par un éorou de blocage 89, est fixé à une partie du carter 23 et sert à limiter le déplacement du levier 83, car ce boulon se trouve situé au-dessus de la butée 91 du levier 83 et fait oontaot avec elle sous certaines conditions. L'extrémité libre du levier 83 est fixée par une ohape à la tige 93 qui peut tourner librement autour du tourillon 95. L'extrémité opposée de la tige 93 est montée à pivot sur le levier 97 au moyen d'un étrier 94 qui est, à son tour, monté à pivot sur le régulateur.
L'extrémité libre du levier 97 appuie oontre le plongeur 99 qui pénètre à l'intérieur du régulateur et qui oommande la tension du ressort de ce dernier (non représenté).
En outre, les deux leviers 101 et 103 sont agencés pour mettre en liaison le régulateur avec le volet 105 situé à l'intérieur de la tuyauterie d'aspiration 107 du moteur à combustion interne. Lorsque le réglage du régulateur diminue par suite d'une diminution de tension du ressort du régulateur, ces leviers ou tiges aotionnent le volet 105 vers sa position de fermeture et réduisent ainsi la vitesse du moteur. Réciproquement, lorsque la vitesse de réglage du régulateur augmente par suite d'une augmentation de la tension du ressort, les mêmes tiges arasent sur le volet vers sa position d'ouverture ce qui augmente la quantité de combustible admis au moteur et accélère sa marche.
Entre le réservoir du compresseur et le dispositif régulateur à piston 19, on a interposé le système de ola-
<Desc/Clms Page number 7>
pets 21 oontenus dans un carter 109. Une chambre 111 à l'intérieur du carter 109 communique avec le réservoir par la conduite 45 et l'ouverture 113 située à l'une de ses extrémités et avec le dispositif de régulation à piston 19 par la conduite 41 et l'ouverture 115 à l'autre extré- mité. Grâce à cette disposition, le fluide sous pression du réservoir 13 peut passer directement au système de régulation à piston 19 par la chambre 11.
Sur. un des cotés du carter 21 sont aménagées deux chambres de soupapes 117 et 119 destinées au loge- ment de deux clapets désignés en général par la réfé- rence 121. Ces clapets sont identiques et en conséquence on n'en décrira qu'un ; Ils portent du reste les mêmes chiffres de référence.
La chambre 117 débouche directement dans la chambre 111 par le passage 123 qui est normalement obturé par la soupape 125 elle-même lorsqu'elle appuie sur son siège,127 pour empêcher le fluide sous pression du réservoir d'entrer dans la chambre de soupape.
Un ressort 129, qui entoure la queue de soupape 131, maintient le clapet 125 sur son siège 127 L'extrémité de la chambre 117 est fermée par un bouchon 135 à travers lequel passe la queue de la soupape 131, et ce bouohon est fileté pour recevoir un deuxième bouchon 137 qui est maintenu serré par l'écrou de blocage 139 Le bouchon 137 est pourvu d'un épaulement 141 *outre lequel appuie le ressort 129, Cette construction permet de donner au ressort 129 la tension désirée en faisant tourner le bouchon 137, ce qui permet de déterminer la pression à laquelle doit s'ouvrir le clapet 125,
<Desc/Clms Page number 8>
Sur un côté de la chambre 117 se trouve une ouverture 143 où aboutit la conduite 55, D'une manière analogue,
la chambre 119 est percée d'une ouverture 145 qui communique avec la conduite 75. Conformément à la présente invention, le clapet qui se trouve dans la chambre 117 est agencé pour s'ouvrir à une pression différente de la pression qui fait ouvrir le clapet 125 de la chambre 119, comme on l'expliquera plus loin.
Le mécanisme de décharge 15; situé à l'arrivée au compresseur, consiste en un carter 147 fermé par une plaque 149. Le carter 147 communique par sa partie supérieure avec la conduite 9 et par sa partie inférieure avec la conduite 151 allant directement au compresseur* Une partie du carter se replie à l'intérieur de ses parois pour constituer un siège de soupape 153 et qui sert de guide à la soupape de décharge 155, Un ressort 157 maintenu entre la soupape cylindrique 155 et la plaque 149 maintient normalement la soupape dans sa position d'ouverture ou de charge sur le côté droit du carter.
Dans cette position, le fluide peut pénétrer par la conduite 9 et longeant les nervures 159,passer dans la conduite 151.
Sur un coté du carter 147, se trouve une ouverture à laquelle on a adapté une chambre avec piston 161. L'extrémité de la ohambre 161 sert de siège à la soupape 155 lorsque celle-ci est en position d'ouverture. A l'intérieur de la chambre se déplaoe un piston 163 dont le mouvement est transmis au clapet 155 par un axe 165 faisant partie de ce dernier. L'extrémité ouverte de la chambre avec piston 161 est obturée par une
<Desc/Clms Page number 9>
plaque 167 sur laquelle est fixée la conduite 75, Tout fluide sous pression arrivant par la conduite 75 pénètre dans la chambre avec piston par l'ouverture 169 ménagée sur la plaque 167.
Le fonctionnement de ce mécanisme de régulation va maintenant être décrite Lorsque le compresseur est à l'arrêt, la position qu'occupe le piston 27 est oelle de la fig. 2, Au démarrage du compresseur, la pression à l'intérieur du réservoir pénètre dans le carter 23 puisque le passage 35 communique directement avec le réservoir par la conduite 41, le passage 115, la ahanbre 111, le passage 113 et la conduite 43. Au démarrage, la position du piston 27 est telle que le plongeur 49 maintient le levier 83 dans une position intermédiaire, et la position de règlage du régulateur de vitesse 17 est en conséquence sur une vitesse intermédiaire.
Dès que la pression augmente dans le réservoir, la pression pénétrant à l'intérieur de la cavité 25 du carter 23 augmente également,* lorsque cette pression agissant sur la tête du piston 27 est suffisante pour surmonter la tension du ressort du régulateur, le piston se déplace vers la droite de la cavité 27, ce qui modifie le réglage du régulateur de vitesse et l'amène à son maximum. Le boulon 87 sert à régler la vitesse maxima à laquelle l'ensemble doit fonctionner puisqu'il sert de butée au point 91 du levier 83, et une fois que ces deux organes arrivent en contact, tout déplacement 41 térieur du piston vers la droite devient impossible.
Au même moment, le fluide sous pression entre dans le canal 57 et soulève la bille 81 vers la partie supé-
<Desc/Clms Page number 10>
rieure de la cavité 63 où elle empêche le fluide de sortir par la conduite 73. En remontant, la bille 81 entraine la partie cylindrique 79 et en conséquence la bille 77 démasque..la sortie 75 allant à l'extérieur.
Lorsque la pression à l'intérieur du réservoir a atteint une pression intermédiaire déterminée, il y a avantage à diminuer le réglage du régulateur de vitesse pour réduire les frais d'exploitation. A cet effet, le clapet 121, dans la chambre 117, a été réglé pour s'ouvrir à une pression intermédiaire qui peut être, par exemple, de 6,3 Kg par om2. On obtient le règlage de la vitesse intermédiaire en modifiant la longueur de la tige 93 au moyen de l'étrier 94 situé à son extrémité. Le ressort 51 est assez dur pour supporter la poussée du ressort du régulateur de sorte qu'en ajustant la longueur de la tige 93 on peut considérer le piston 27 comme étant fixe et le changement de longueur de la tige 93 oomme modifiant la tention du ressort du régulateur.
Lorsque la pression à l'intérieur du réservoir atteint 6,3 Kg par cm2, le clapet 125 dahs la ohambre 117 s'ouvre laissant passer le fluide sous pression par l'ouverture 123 dans la conduite 55 et de là à l'ouverture 53 dahs le carter 23 sur le côté droit du piston. La pression du fluide sur ce côté du piston déplace alors ce dernier vers la gauche jusqu'à ce que le ressort 51 l'arrête. Le mouvement du piston dans ce sens est possible car la pression existant de chaque côté du piston est la même puisque le fluide pénètre dans l'ouverture 53 à la même pression que le fluide venant du clapet 47. Tant que la pression dans le réservoir reste approximativement à 6,3 Kg par cm2,
<Desc/Clms Page number 11>
le compresseur continue à tourner à une vitesse intermédiaire.
Entre temps, comme il n'y a pas de fluide sous pression dans la conduite 75, la bille 81 continue à fermer la communication du canal 57 avec l'air atmosphérique.
Si la charge appliquée au compresseur diminue, cependant, la pression augmente dans le réservoir.
Lorsqu'elle atteint une valeur maxima possible de, par exemple, 7 kg par cm2, le clapet 125 dans la chambre 119, qui a étéréglé pour s'ouvrir à 7 Kg par cm2 s'ouvre alors et laisse passer le fluide sous pression dans la conduite 75 pour aller au dispositif de décharge 15, qui décharge le compresseur. En même temps, le fluide pénètre dans la cavité 65 du mécanisme de régulation 19 et appuie la bille 77 sur son siège. Lorsque celleoi est dans cette position, elle oblige la bille 81 à descendre, ce qui laisse échapper le fluide par le canal 57 dans la conduite 73 qui l'évacué à l'air atmosphérique.
Comme le fluide dans la cavité 25 peut passer de la partie de la chambre située à la gauche du piston plus vite que le fluide sous pression ne peut passer par le clapet 47, le fluide sous pression arrivant par la conduite 55 oblige le piston 27 à surmonter la poussée du ressort 51 et à se déplacer vers la gauche. De ce fait, le plongeur 45 se déplace vers la gauche et ramèhe le clapet 47 sur son siège 37 pour empêcher une entrée ultérieure de fluide sous pression dans la conduite 41.
Le déplacement du piston vers la gauche entraîne le plongeur 49 et, par suite, le levier 83 pivote autour de son axe 85 pour ramener le ressort du régula-
<Desc/Clms Page number 12>
teur au règlage de la vitesse minima. Ce réglage étant déterminé par la position du piston 27, il est clair que la position du siège 39 commande la vitesse minima du régulateur. C'est pour cette raison que le bouchon 31 est vissé dans la tête 29 du carter 23. Le bouohon peut être déplace vers la gauche ou vers la droite pour déterminer la position de vitesse minima. Ainsi qu'on l'a vu, la bille 81 est maintenue normalement sur son siège, c'est-à-dire dans sa position la plus haute par le fluide qui pénètre dans la cavité 25 par la conduite 41.
Ceci laissera évidemment la conduite 75 en oommu- nication avec l'air atmosphérique mais comme dans ce cas le clapet de la chambre 119 se trouve fermé, le fluide ne pourra pas s'échapper par la conduite d'aspiration 73 De plus, au moment où le clapet de la chambre 119 s'ouvre, le fluide sous pression dans la conduite 75 passe dans la chambre 4 piston 161 et déplace le piston 163 vers la gauche ce qui amène la soupape 155 en position de décharge.
Le compresseur continuera à fonctionner de cette façon jusqu'à ce que la pression tombe à 6,3 Kg par cm2, A cette pression, le ressort 129 ferme le clapet de la chambre 119. Au moment de la fermeture de ce clapet, le dispositif de décharge se déplace vers la droite pour recharger le compresseur. S'il existe une pression quelconque dans la conduite 75 celle-ci s'é- chappe à l'air libre par le passage existant entre la queue de soupape 131 et le bouchon 137. La chute de cette pression fait déplacer le piston 163 vers la droite et le ressort 157 pousse le clapet 155 également vers
<Desc/Clms Page number 13>
la droite.
.Au même moment, la pression agissant sur la bille 77 n'existe plus, ce qui permet à l'organe de con- %rôle de pouvoir remonter pour amener la bille 81 sur son siège. Cet ensemble de conditions ne modifie pas oependant le réglage du régulateur de vitesse puisque le piston 27 ne reçoit pas de fluide sous pression par la conduite 41 tant que le clapet 47 demeure sur son siège 37 Si la pression continue de tomber pour atteindre, par exemple 5,6 Kg par cm2, le clapet 125 de la chambre 117 se ferme.
Ceci permettrait au fluide sous pression pouvant exister dans la conduite 55 et dans la cavité 25 du côté droit du piston de s'échapper par le passage existant entre la queue de la soupape 131 et le bouchon 137 Dès que cela se produit, le piston 27 peut se déplacer vers la droite sous l'action du ressort 51 et en consé- quence ouvrir le clapet 47. Le fluide sous pression peut alors pénétrer dans la cavité 25 et agir sur la face gauche du piston pour le déplacer vers la droite ce qui change le réglage du régulateur de vitesse pour l'amener à son maximum et permet au compresseur de fonctionner à plein. Le Même cycle se reproduit ensuite suivant les nécessités de la charge demandée à l'ensemble compresseur .
Lorsque, pour plus de olarté, on suppose que le clapet 125 dans la chambre 117 s'ouvre à 6,3 Kg par cm2 et se terme à 5,6 Kg par cm2 et que le clapet de la chambre 119 s'ouvre à 7 Kg par cm2, la vitesse de règlage du régulateur est de 1200 tours par minute lorsque le piston est dans sa position extrême droite, la vitesse intermédiaire étant de 860 tours par minute lorsque le
<Desc/Clms Page number 14>
piston 27 se trouve dans sa position milieu ou intermédiaire, et de 600 tours par minute lorsque le piston 27 se trouve dans sa position extrême gauche ; dans ces conditions, le fonctionnement de l'ensemble compresseur est le suivant :
Au démarrage], l'ensemble fonctionne à 860 tours par minute.
Dès que la pression augmente dans le réservoir, le piston régulateur 27 se déplace vers la droite et le compresseur tourne à 1.200 tours par minute.
Lorsque la pression atteint 6,3 kg par cm2, le clapet de la chambre 117 s'ouvre et permet au fluide sous pression de repousser le piston vers sa position intermédiaire, ce qui ramène la vitesse du compresseur à 860 tours par minute. Lorsque la pression atteint 7 Kg par cm2 le olapet de la chambre 119 s'ouvre pour permettre la déchar- ge du oompresseur et une réduction de la vitesse du moteur à 600 tours par minute. Si maintenant la pression tombe à 6,3 Kg par om2, le olapet de la chambre 119 se ferme, ce qui recharge le compresseur, bien que sa vitesse demeure à 600 tours par minute.
Une chute ultérieure de pression jusqu'à 5,6 kg par cm2 fait fermer le clapet de la chambre 117 et ouvrir le clapet 47 par voie de conséquence, ce qui permet au fluide du réservoir de déplacer le piston vers la droite et de porter à 1200 tours la vitesse du moteur. La vitesse de ce dernier tombe bientôt à 860 tours par minute, qui est la vitesse intermédiaire si la demande en air n'est pas trop élevée.