<Desc/Clms Page number 1>
CONDUIT D'AMENEE POUR AIR COMPRIME.
Dans de nombreuses exploitations industrielles, l'air comprimé est un agent de travail utilisé dans une importante mesure pour le fonctionnement d'outils, d'appareils, d'instruments et d'installations. Cet air com primé, qui est un agent de travail relativement coûteux et pour la production duquel on consomme beaucoup d'énergie, est amené aux divers endroits d'utilisation, par des conduits se présentant sous forme de tuyaux, rigides ou flexibles ; il n'est prévu, dans ces conduits d'amenée, aucun moyen de sûreté empêchant une utilisation excessive ou abusive des raccordements à l'air comprimé.
L'expérience a montré que, par suite de cela, la consommation totale d'air comprimé dépassait, dans une exploitation donnée, de cinquante pour cent et davantage, le chiffre de la consommation effective nécessaire pour le fonc tionnement des appareils et outils raccordés aux conduits d'air comprimé. Cet excès de consommation comprend des pertes qui se produisent du fait du dé faut d'étanchéité d'accouplements de tuyaux détériorés ou défectueux, la consommation excessive d'air comprimé d'appareils endommagés et nécessitant des réparations, et celle qui résulte d'une utilisation abusive des raccordements à l'air comprimé à des fins non prévues dans le plan de travail, telles que soufflage dans le local de travail, nettoyage des vêtements, nettoyage des outils, chauffage de fours, etc...
Dans les entreprises ayant une forte consommation d'air comprimé et comptant de nombreux raccordements à sa source, il peut se produire des pertes d'air comprimé, dues à ces diverses causes, se chiffrant annuellement à des centaines de milliers de marks.
Il est déjà connu d'utiliser le système de tuyauterie lui-même, qui est rempli d'air comprimé, comme moyen de sûreté en ce sens que lorsqu'une chute de pression se produit par rupture ou ouverture du conduit, des sabots de frein sont mis en action (par exemple, les freins à air comprimé pour trains).
Il existe aussi des appareils servant au réglage des quantités qui s'écoulent
<Desc/Clms Page number 2>
dans les conduits à air comprimé. Mais jusqu'ici, aucun moyen auxiliaire n'a pu indiquer ni interrompre le débit excessif d'un conduit d'air comprimé comme cela se fait dans le cas des lignes électriques au moyen des coupe-circuit connuso
L'objet de l'invention est un conduit d'amenée d'air comprimé équipé d'un dispositif de sûreté qui est réglé à une valeur limite déterminée de la pression de travail régnant dans le conduit et qui ferme automatiquement le conduit d'amenée d'air lorsque cette valeur est dépassée ou n'est pas atteinte. Le dispositif de sûreté peut être réglé à une valeur limite déterminée de la pression statique du conduit et être commandé par la chute de cette pression statique.
Il est également possible de régler le dispositif de sûreté à une valeur limite de la pression dynamique régnant dans le conduit et de le commander par l'augmentation de cette pression dynamiqueo Enfin, on peut encore appliquer le procédé de mesure de la différence de pression, en enregistrant les variations de pression et en les utilisant pour l'actionnement du dispositif de sûreté. Les appareils de mesure des différences de pression sont toutefois relativement coûteux car la variation de la différence de pression se déplace dans de faibles limites par rapport à la variation des autres pressionso La commande du dispositif de sûreté s'opère donc, de préférence, selon l'allure de la pression statique ou dynamique.
Supposons, par exemple, un conduit d'amenée d'air comprimé sous une pres sion de service de 6 atmosphères, provenant d'un réservoir d'air, ce conduit menant à un instrument de travail ayant une consommation d'air comprimé de 1m3/minute. Dès qu'il est tiré du conduit une quantité d'air comprimé supé rieure à celle qui est prévue pour l'instrument de travail, les pressions tout comme les vitesses de l'air se modifient. Par suite de ce surcroît de dépense d'air comprimé, la pression statique baisse dans tout le circuit, tandis que la pression dynamique montée
La figure 1 est un diagramme indiquant en ordonnée la pression en atmosphère et en abscisse, le passage de l'air comprimé du réservoir au point de raccordement de l'outil.
La courbe supérieure du diagramme représenté à la figure 1 des dessins ci-annUxés montre l'allure de la pression statique, pendant que l'outil à air comprimé travaille; le raccordement de l'outil est indiqué par le point ao De gauche à droite, la première section, désignée par b, représente le conduit allant du réservoir au raccordement du tuyau et la seconde section, désignée par c, représente le tuyau jusqu'au point de raccordement à l'outil, partie qui est généralement constituée par un tuyau flexible. Si l'outil est défectueux ou si l'ouvrier l'a désaccouplé, ce qui est indiqué en d, pour faire un usage abusif de l'air comprimé du conduit, l'allure de la pression se modifie et se traduit par la courbe inférieure de la figure 1 car la pression d'air comprimé dans le réservoir reste constamment à 6 atmosphères.
Par conséquent, tandis que, lors de l'utilisation normale du conduit à air comprimé, la pression de travail pour l'outil à air comprimé règne encore à l'extrémité de la seconde section du conduit (dans le cas considéré, selon la longueur du conduit, environ 5,8 atmosphères) et que l'air comprimé ne se détend pour reprendre la pression normale qu'après passage par l'instrument de travail, la détente de l'air comprimé, lors du désaccou- plement, se fait déjà à l'extrémité de la seconde section du conduit ; ce fait, l'allure d'ensemble de la pression dans le conduit se modifie et du fait que l'instrument de travail n'est plus là pour opposer sa résistance, la quantité d'air comprimé qui s'échappe augmente considérablement.
Par suite, de l'accroissement de la vitesse de l'air dans la seconde section du conduit, la pression statique se transforme en pression dynamique, d'où la pression statique diminue. L'endroit indiqué en e à la figure 1 pour le placement du dispositif de sûreté se situe avantageusement à l'extrémité de la première section du conduit partant du réservoir d'airo Le point f indique la pression statique réglée au dispositif de sûreté; lorsque cette pression
<Desc/Clms Page number 3>
n'est plus atteinte, le conduit se ferme.
SI, dans un conduit d'un demi-pouce, pendant le fonctionnement normal du conduit à air comprimé, il règne une pression statique de 5,9 at- mosphères là où est prévu le dispositif de sûreté, la pression tombe à en- viron 3 atmosphères à l'endroit du dispositif, en cas d'écoulement libre de l'air comprimé à l'extrémité de la seconde section du conduit. Dans ce cas, on réglera par exemple le dispositif de sûreté à une pression statique de 5,5 à 5,7 atmosphères, de façon qu'il provoque la fermeture de la première section du conduit, lorsque la pression statique descendra en-dessous de cette limite, et qu'il rende impossible toute autre consommation d'air comprimé.
Il va de soi que le dispositif de sûreté pourrait être réglé pour entrer en action à 5,8 ou 3 ou à 2 atmosphères, si, dans un cas particulier, une autre tolérance devait être désirée pour la consommation de l'air comprimé.
La figure 3 représente une forme de réalisation, donnée à titre d'exemple, d'un tel dispositif de sûreté pour un conduit horizontal 1 d'amenée d'air comprimé. Dans la partie supérieure du dispositif de sûreté se trouve un piston 2 avec un ressort 3 préalablement chargé par la pression de fonctionnement (comne il est prévu normalement). Dans les exemples choisis, une pression de 5,9 atmosphères agit sur ce piston. Si la pression descend en-dessous de la limite prévue, la bille d'arrêt 4, dont la pression d'application est réglable en 9, se dégage. La piston 2 est abaissé par le ressort 3 et ferme la première section 5 du conduit 1.
La personne qui emploie l'outil à air comprimé raccordé est alors forcée de fermer le robinet du conduit à air comprimé avant le raccordement à la seconde section 6 du conduit 1 pour rétablir la pression de fonctionnement normale, d'où une pression de 6 atmosphères règne de nouveau. Le bouton poussoir 7 représenté à la partie inférieure de la figure 3, lorsqu'il est actionné, repousse le piston 2 vers le haut, avec engagement de la bille 4 dans son logement, le petit piston interne 8 représenté veillant à ce que le passage réservé à l'air comprimé dans le dispositif de sûreté reste fermé jusqu'à ce que le bouton poussoir soit actionné. Ceci est important car autrement, par le soulèvement du bouton poussoir, le dispositif de sûreté pourrait être rendu inefficace.
Dans l'exemple analogue considéré d'une consommation d'air comprimé de lm3/minute, lors d'une consommation excessive d'air comprimé, la pression dynamique s'élève, comme il est montré à la figure 2. Les lettres de référence communes aux figures 1 et 2 désignent des éléments ou des points identiques. Dans le diagramme de la figure 2, l'ordonnée indique également la pression, et l'abscisse, le passage de l'air comprimé du réservoir au point de raccordement de l'outil. La ligne de pression inférieure rectiligne indique le niveau de la pression dynamique en concordance avec la quantité d'air prévue pour le conduit à air comprimé.
Comme dans l'exemple de la pression statique, une augmentation de l'écoulement se produit en cas d'utilisation abusive du conduit à air comprimé.Les pertes par frottement, qui s'élèvent du fait de l'augmentation de l'écoulement, abaissent la pression statique, tandis que la pression dynamique s'élève. Si l'on incorpore au même endroit que dans l'exemple relatif à la pression statique, soit en e, un dispositif de sûreté réglé à la pression dynamique régnant en cas d'em ploi normal de l'air comprimé, chaque utilisation abusive d'air mène à un accroissement de la pression dynamique et le dispositif de sûreté entre alors en action et ferme la première section du conduit.
Une telle soupape de sûreté peut par exemple avoir la conforma tion suivante: dans une pièce tubulaire verticale est maintenu en suspension, par le courant d'air, un corps pourvu, à son extrémité supérieure, d'un cône effilé. A l'extrémité supérieure de cette pièce tubulaire, il est prévu un siège, également effilé, dont la dimension est prévue pour répondre à la
<Desc/Clms Page number 4>
pointe conique du corps en suspension. Si un courant d'air plus fort que celui qui est prévu est tiré du conduit à air comprimé, la vitesse d'écoulement s'accroit à la soupape de sûreté, d'où la pression dynamique agissant sur le corps en suspension s'élève et soulève ce corps de manière telle qu'il entre par sa pointe conique dans le siège conique et ferme le passage de l'air.
Grâce à ce dispositif, tout usage inopportun ou abusif du conduit à air comprimé est exclu.
La figure 4 représente une autre forme de réalisation d'une soupape de sûreté commandée par l'intermédiaire de la pression dynamique. Dans la soupape se trouve un corps 10 à mouvement hélicoïdal dit "corps rotatif", garni, à sa périphérie, de tôles de guidage hélicoidales 11, si bien qu'il est mis en rotation lors du passage de l'air comprimé. La position A est celle du corps rotatif au reposo La quantité d'air traversant la soupape est limitée par la section libre 12 du conduit, laissée ouverte par le corps rotatif. Si la quantité d'air qui s'écoule augmente, la pression dynamique s'élève aussi et le corps rotatif 10 est soulevé jusqu'à ce que la nouvelle section de passage libre soit à nouveau assez grande et qu'un état d'équilibre s'établisseo Ceci est valable pour la zone allant de la position A à la position B.
Si l'écoulement d'air augmente au point de dépasser la quantité qui correspond à la position B, le corps rotatif monte et, par sa tête 13, ferme complètement le passage cylindrique 14 du conduit 15, si bien que tout écoulement d'air comprimé est interrompu. Le relâchement du dispositif de sûreté se fait par actionnement du bouton poussoir 16. Un accroissement de la pression au-dessus du corps obturateur 10 n'est alors possible que si, au préalable, le conduit menant vers le haut, a été régulièrement fermé. Après que l'équilibre de pression s'est établi, le corps rotatif 10 retombe dans sa position initiale.
Le dispositif de sûreté représenté à la figure 5 est conçu pour des conduits horizontaux. Peu importe, dans ce cas, le sens de l'écoulement de l'air comprimé. Pour une vitesse d'écoulement déterminée, la bille 17 est chassée dans le cône 18. L'équilibre de pression devant et derrière la bille 17 n'est possible que si le conduit a au préalable été fermé.
Les conditions pour lesquelles la soupape se ferme, c'est-à-dire pour lesquelles le dispositif de sûreté entre en action, dépendent de la forme et du poids du corps du dispositif de sûreté et de la section transversale libre entre ledit corps et le conduit. Ces forme, poids et section sont calculés, dans chaque cas particulier, de telle façon que la mesure de débit désirée soit garantie pour chaque conduit à air comprimé.
Les soupapes décrites comprennent des organes qui sont déjà connus par les dispositifs volumétriques pour les liquides et les gaz ainsi que par d'autres soupapes. Ces systèmes ne sont en général pas revendiqués comme nouveaux mais ils le sont dans leur application en tant que dispositifs de sûreté ou soupapes de sûreté pour lesconduits à air comprimé, qui, jusqu'ici, n'en étaient pas pourvues malgré les pertes extrêmement élevées qui se produisaient, comme l'a montré l'expérience, du fait de consommations abusives.
REVENDICATIONS.
1. - Conduit d'amenée d'air comprimé, caractérisé par un dispositif de sûreté réglé à une valeur limite déterminée de la pression de travail dans le conduit et fermant automatiquement l'amenée d'air en cas d'écartement de cette valeur limite menant à une consommation excessive.