EP0434478B1 - Dispositif de compression et d'accumulation d'air - Google Patents

Dispositif de compression et d'accumulation d'air Download PDF

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EP0434478B1
EP0434478B1 EP90403188A EP90403188A EP0434478B1 EP 0434478 B1 EP0434478 B1 EP 0434478B1 EP 90403188 A EP90403188 A EP 90403188A EP 90403188 A EP90403188 A EP 90403188A EP 0434478 B1 EP0434478 B1 EP 0434478B1
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EP
European Patent Office
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compression
air
piston
reservoir
volume
Prior art date
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EP90403188A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0434478A1 (fr
Inventor
Frédéric Leroy
André Charon
Gérard Braque
Daniel Bauer
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LOreal SA
Original Assignee
LOreal SA
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Publication date
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Publication of EP0434478A1 publication Critical patent/EP0434478A1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/02—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids having reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/12—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members

Definitions

  • the present invention relates to a device for compressing and accumulating air.
  • This device can be used for recharging compressed air tanks, for actuating pneumatic cylinders, for example associated with small robots and for recharging aerosol cans with compressed air.
  • a first object of the invention is to provide a compression and air accumulation device comprising neither pressure switch nor safety valve, in which the pressure inside the tank is automatically limited to a determined value.
  • the device of the present invention is particularly advantageous for recharging aerosol cans with compressed air.
  • a pressurized container will be called “aerosol can”, equipped with at least one dispensing valve and intended to deliver a flow of the liquid product conditioned in said container, said flow generally being in divided form to constitute an aerosol.
  • compression and compressed air storage devices have already been proposed for this purpose; it has been proposed in particular, by the utility model DE-GM 88-08407, compression and air accumulation stations for recharging aerosol cans with compressed air, which comprise, in the same way as that which is the subject of the present invention, a reservoir intended to receive the compressed air, as well as at least one associated compression chamber intake and ejection valves and a compression element actuated by a motor means for delivering compressed air from said compression chamber to said tank (see also DE-OS 3 716 377, DE-OS 1 500 568, DE-OS 3 702 309, DE-OS 3 711 874).
  • a second object of the invention is to propose a station of the aforementioned type, in which the regulation of the tank pressure is obtained other than by means of an electronic servo device.
  • Another object of the invention is therefore to propose, in a completely surprising and new way, the use of slow-cycle micro-compressors for filling the reservoir over long periods of time. It should be noted that this spreading over time of the filling of the tank allows the use of a motor of lower power and therefore of lower cost price. In addition, the slowness of the compression cycles reduces the heat losses, which would occur in the event of a significant rise in temperature due to rapid cycles, which results in better energy efficiency of the device.
  • the present invention therefore relates to a device for compressing and accumulating air, comprising, on the one hand, an air compression and storage tank, this tank being provided with a discharge head for and, on the other hand, at least one compression chamber associated with air intake and ejection valves and with a compression element actuated by a motor means, said compression element compressing the volume of said compression chamber between a maximum volume and a minimum volume (or dead volume), for delivering compressed air through the ejection valve (s), from said compression chamber to the reservoir, characterized by fact that the ratio between the maximum volume and the minimum volume of the compression chamber upstream of the ejection valve (s) is between 1.2 and 20, the compression element being actuated at a frequency between O, 1 Hertz and 1O Hertz, and the tank comprising inside a tight pocket with flexible walls, having an expandable volume and containing a liquefiable gas in equilibrium with its liquid phase.
  • the compression element is a piston, which moves linearly, in a substantially sealed manner, in a pump body, the compression chamber associated with said piston then being delimited by the walls said pump body and said piston.
  • the linear speed of displacement of said piston in the pump body with which it is associated is between 0.1 and 50 cm / s, the ratio between the surface of the cross section of the piston (in cm2) and its stroke (in cm) being between 0.1 cm and 3 cm.
  • the stroke of the piston in the pump body with which it is associated can be adjustable.
  • the compression chamber preferably has a maximum volume of less than 10 cm 3 and, preferably, it has a maximum volume of between 1 and 10 cm 3.
  • the drive means consumes a power of less than 25 watts, and preferably a power of between 1 and 5 watts.
  • the volume of the tank is advantageously less than 15 liters.
  • the total footprint of the station is preferably less than approximately 20 liters, said station can then be integrated into elements of a living room (bathroom or kitchen, in particular) or a professional room ( hair salon, infirmary, hospital room, in particular), such as, for example, medicine cabinets or storage cabinets, bathroom fixtures, mirror displays, work tables, sinks or sinks, hairdresser seats, drying helmets, beauty booths or blowers for hand drying.
  • the device comprises two compression chambers associated with the same compression element, said compression element discharging, in a reciprocating movement, the air from one of the compression chambers while the other of said chambers fills and vice versa.
  • the station comprises two pump bodies each associated with a piston, said pistons being actuated simultaneously and identically in a reciprocating movement by the same motor element, one of the pistons delivering air of the corresponding compression chamber while the other ensures the filling of its associated compression chamber and vice versa.
  • the same pump body comprises two compression chambers separated from each other in a sealed manner by a piston, said piston delivering air from one of said compression chambers to the reservoir, while the other compression fills, and vice versa.
  • the drive means can be a gear motor actuating a piston in a reciprocating movement, via a connecting rod-crank system.
  • the pump body can be, in particular, arranged, at least partially, inside the tank.
  • a compression and accumulation station according to a first embodiment of the invention comprises a tank 1, in which the air is intended to be compressed and stored.
  • this reservoir 1 there opens a first pipe 2 connected to compression means referenced 3 as a whole, as well as a second pipe 4 associated with a discharge head 5 for the compressed air in aerosol cans 6.
  • the reservoir 1 is a 1.6 liter cylindrical reservoir internally provided with a sealed pocket 7 with a flexible wall; the bag 7 contains a chlorofluorinated hydrocarbon gas 8 in equilibrium with its liquid phase 9.
  • the compression means 3 comprise a compression chamber C1, which is delimited by the pump body 10 of a cylindrical tubular syringe and by a piston 11, which moves sealingly in said pump body 10; the outside diameter of this piston 11 corresponds substantially to the inside diameter of the pump body 10; the piston 11 is mounted on a rod 12 actuated by motor means 13.
  • the compression chamber C1 opens, on the side where the piston 11 is not located, in a pipe leading, on one side, to the pipe 2 connecting said compression chamber C1 to the tank 1, and, on the other side, to an air intake pipe 14.
  • a valve 15 which comprises a valve 16 mounted to slide in a body valve 17; the valve 16 is pushed back into said body 17 by a spring 18 exerting a force of a few grams, and is supported on the seat of said valve body 17, said seat being located at the end of said body 17 closest to the chamber compression C1.
  • the piping 14 opens to the outside and comprises, at its free end, an air intake valve 19 similar to the valve 15, that is to say comprising a valve 20 sliding in a valve body 21 and pushed back onto the seat of said body 21 by a spring 22, said seat being disposed on the side of said body 21 which is furthest from the compression chamber C1.
  • the motor means 13 essentially comprise an electric geared motor 23 driving moving a crank 24, whose end moves in an oblong recess 25 is formed in a slide 25, for driving the latter in translation in a reciprocating movement, and - comes.
  • the slide 25 is integral with the rod 12 of the piston 11 which it moves along the axis of said rod 12.
  • the slide 25 is a rectangular plate, the edges of which, in its length, are parallel to the axis of the rod 12 and are provided with grooves 25 b associated with balls 26 rolling in complementary housings of a support 27, to guide the slide 25 in its translational movement.
  • the motor 23 is mounted fixed on the support 27 and rotates the crank 24 at an angular speed of 10 revolutions per minute; its maximum power is 3.5 watts.
  • the pump body 10 of the syringe is mounted, at its end opposite to the compression chamber C1, on a foot 28 whose distance from the support 27 is adjustable in the axial direction of the rod 12, so as to allow the adjusting the stroke of the piston 11 in said pump body 10.
  • Such an adjustment allows, as has already been explained previously, the adjustment of the ratio between the minimum volume of the compression chamber 10 (or dead volume) and its maximum volume, and therefore the adjustment of the asymptotic filling pressure of the reservoir 1.
  • a maximum volume of compression chamber of 2 cm3 (diameter of the piston 11 of 12 cm) and a dead volume of the order of 0.3 cm3 an asymptotic pressure of about 3.5.10 3,5 Pascal.
  • the piping 4 for discharging the compressed gas towards aerosol cans 6 is itself associated with a head 5 constituting a valve and comprising a valve 29 mounted on a spring 30 in a valve body 31; the valve 29 cooperates with the seat 32 of said body 31 which opens onto the outside, said seat 32 bordering an opening made on the bottom 33 of said body 31 and widening slightly towards the outside.
  • the valve 29 is extended by a hollow tubular element 34 intended to cooperate with the female member 35, with non-return valve, of an aerosol can 6 to fill said can 6 with compressed gas.
  • Passages 36 for compressed air are made between said tubular element 34 and the valve 29 so that, when said tubular element 34 is pressed, these passages 36 disengage from the bottom 33 of the housing 31 and the air compressed passes through said passages 36, then inside the tubular element 34 and finally into the aerosol can 6.
  • On the pipe 4 is mounted, between the valve body 31 and the reservoir 1, a pressure gauge 37 allowing ensure that the compression means are properly adjusted 3.
  • the reservoir 1 is rechargeable at its asymptotic pressure in approximately 4 hours, an aerosol can 6 being recharged in a few seconds.
  • the pocket 7 expands, the liquid 9 chlorofluorocarbon passing partly in the gaseous phase, thus substantially compensating for the drop in internal pressure of the reservoir. It is thus possible to carry out, with such a compression and air accumulation station, of the order of 9 fillings of aerosol cans per day, three in the morning, three in the middle of the day, and three in the evening. .
  • FIG. 2 shows a micro-station for compressing and accumulating air in accordance with a second embodiment of the invention, for which we have used the elements of this micro-station which are found in the compression and air accumulation micro-station in accordance with the first embodiment described, the same reference number increased by 100.
  • this second micro-compression station comprises a reservoir 101 connected, on the one hand, to a discharge head 105 of the compressed air towards the aerosol cans and, on the other hand, to two pipes 102 a and 102 b connecting said tank 101 to compression chambers referenced respectively C2 a and C2 b .
  • Each of these two compression chambers is delimited by a pump body, 110 a and 110 b respectively, and a piston, 111 a or 111 b respectively, mounted on a rod, 112 a or 112 b respectively.
  • FIG. 3 shows a compression micro-station corresponding to a third embodiment of the invention, for which we have used, for the elements of this micro-station which are found in the micro-station of compression and accumulation of Figure 1, the same reference number increased by 200.
  • this micro-station comprises a reservoir 201, and a pump body 210 associated with a piston 211 slidably mounted in said body 210; the piston 211 is integral, along its axis, with a rod 212 actuated in leaktight translation in said pump body 210 by motor means 213 comprising a sliding key 250 with which a crank 224 cooperates driven in movement by a motorcycle -reducer 223.
  • the pump body 210 is provided at each of its ends with pipes 202 a and 202 b for delivering air to the container 201, as well as pipes 214 a and 214 b for air suction and is closed at each of its ends, so that the piston 211 separates it into two compression chambers C3 a and C3 b , which it alternately compresses in its return movement, without there being an empty stroke of said piston 211.
  • the loading of an aerosol can is carried out by a head 205 similar to the head 5.
  • FIG. 4 shows a compression station corresponding to a fourth embodiment of the invention, for which we have used, for the elements of this compression station that we find in the first compression station described, the same reference figure increased by 300. It is a more compact embodiment of a micro-compression station.
  • this micro-compression station comprises a reservoir 301 inside of which is mounted a pump body 310 opening out, by means of an ejection valve 315 of the type of those previously described , in said reservoir 301, said body 310 being associated with a piston 311.
  • said pump body 310 opens into a chamber 356 which is connected to the open air and in which the motor means 313 of the pump.
  • the assembly is mounted in a rigid envelope 353 at the end of which can be fitted an aerosol can for reloading.
  • the piston 311 shown in the figure at the end of the compression stroke, is traversed along its axis by a channel 354 opening into the compression chamber C4 of said pump, said channel 354 being associated at its other end with a needle 355 serving, relative to the opening of said channel 354, of a valve with positive control closing said channel 354 when said piston 311 is pushed back towards valve 315.
  • the needle 355 is pivotally articulated on a connecting rod 351 itself articulated at its other end on a crank 352 driven by a geared motor 323.
  • the needle 355 is, moreover, secured to the piston 311 with a clearance such that when said needle 355 is translated in the pump body 310 towards the valve 315, it closes the channel 354 and when it is translated in the opposite direction in the body 310, it drives said piston 311 without closing said channel 354. This makes it possible to obtain the ejection of compressed air by the piston 311 in the reservoir 301 o u filling the air with compression chamber C4 by passing air from chamber 356 through channel 354.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif de compression et d'accumulation d'air. Ce dispositif peut être utilisé pour la recharge de réservoirs d'air comprimé, pour actionner des vérins pneumatiques, par exemple associés à de petits robots et pour la recharge en air comprimé de bidons aérosols.
  • Il est bien connu que l'on charge en air comprimé un réservoir à l'aide d'un compresseur et que l'on utilise, pour couper le compresseur lorsque la pression d'air a atteint une valeur déterminée, un manocontact. Malheureusement, ce système n'est pas fiable en raison de l'usure des manocontacts. De plus, ces dispositifs présentent une hystérésis de l'ordre de 1 à 2 bars, ce qui est très gênant car l'alimentation en air du réservoir ne reprend que lorsque la pression dans celui-ci a chuté de cette valeur. C'est pourquoi on munit également le réservoir d'une soupape de sécurité. Or, l'expérience montre que, fréquemment, après un certain temps, ces soupapes ne fonctionnent plus; dans ces conditions, la sécurité n'est plus assurée.
  • Un premier but de l'invention est de fournir un dispositif de compression et d'accumulation d'air ne comportant ni manocontact, ni soupape de sécurité, dans lequel la pression à l'intérieur du réservoir est automatiquement limitée à une valeur déterminée.
  • Le dispositif de la présente invention est particulièrement avantageux pour la recharge de bidons-aérosols en air comprimé. Pour la suite, on appellera "bidon-aérosol" un récipient pressurisé, équipé d'au moins une valve de distribution et destiné à délivrer un flux du produit liquide conditionné dans ledit récipient, ledit flux étant généralement sous forme divisée pour constituer un aérosol.
  • Il a été constaté, dans le cadre des recherches sur les substituts des hydrocarbures chlorofluorés utilisés comme propulseurs pour des bidons-aérosols, que l'air comprimé fournissait une solution très intéressante, puisque simple, économique, et surtout sans inconvénient écologique. Cependant, l'autonomie des bidons-aérosols chargés en air comprimé est, bien entendu, très nettement inférieure aux autonomies de pulvérisation que permettaient les hydrocarbures chlorofluorés, étant donné que l'air n'est pas liquéfiable dans la gamme de pression utilisée et que, contrairement à ce qui se produit avec des hydrocarbures chlorofluorés, la pression du propulseur gazeux n'est donc pas maintenue par vaporisation de la phase liquéfiée du propulseur au cours de la distribution; d'où il résulte que la pression en fin de distribution devient trop basse pour que l'on puisse obtenir un jet de pulvérisation satisfaisant. Pour maintenir la pression de distribution au-dessus du minimum requis pour une bonne pulvérisation, il n'est pas possible d'augmenter la pression initiale de l'air en raison de la résistance mécanique des bidons et des risques d'explosion. En conséquence, si l'on veut distribuer la totalité du produit conditionné dans le bidon avec un jet de pulvérisation de bonne qualité, il est nécessaire de prévoir de recharger le bidon en air comprimé au cours de la distribution du produit.
  • De nombreux dispositifs de compression et d'accumulation d'air comprimé ont déjà été proposés à cet effet; il a notamment été proposé, par le modèle d'utilité DE-GM 88-08407, des stations de compression et d'accumulation d'air pour la recharge de bidons-aérosols en air comprimé, qui comportent, de la même façon que celle qui fait l'objet de la présente invention, un réservoir destiné à recevoir l'air comprimé, ainsi qu'au moins une chambre de compression associée à des clapets d'admission et d'éjection et à un élément de compression actionné par un moyen moteur pour refouler de l'air comprimé de ladite chambre de compression vers ledit réservoir (voir aussi DE-OS 3 716 377, DE-OS 1 500 568, DE-OS 3 702 309, DE-OS 3 711 874).
  • Cependant, aucune réalisation concrète n'a été, jusqu'à présent, proposée sur le marché. Il se posait, pour la réalisation pratique d'une telle station de compression, un certain nombre de problèmes, notamment au niveau de la régulation de la pression du réservoir, pression sous laquelle les bidons-aérosols sont ensuite chargés. On avait, en effet, proposé de réguler la pression du réservoir par l'intermédiaire d'un dispositif d'asservissement, notamment électronique, assujettissant le fonctionnement de l'élément de compression à la pression dans le réservoir relevée, par exemple, par un capteur manométrique. Or, un tel dispositif d'asservissement électronique est d'un prix de revient trop élevé pour que les stations de compression et d'accumulation d'air comprimé, qui en seraient munies, puissent être raisonnablement exploitées commercialement.
  • Un second but de l'invention est de proposer une station du type précité, dans laquelle la régulation de la pression du réservoir est obtenue autrement que par l'intermédiaire d'un dispositif d'asservissement électronique.
  • Selon la présente invention, il a été noté par la demanderesse, qu'un réglage adéquat du rapport entre le volume mort de la chambre de compression et son volume total permettait d'obtenir une mise sous pression du réservoir de la station avec une croissance sensiblement asymptotique de la pression jusqu'à la pression maximum recherchée. La chambre de compression étant maintenue à une température sensiblement constante, la pression dans le réservoir s'établit en régime permanent à une valeur asymptotique égale, d'après la loi de Mariotte, à une pression égale à la pression atmosphérique multipliée par le rapport entre le volume total de la chambre de compression et son volume mort. En conséquence, dès lors que ledit rapport entre le volume total et le volume mort de la chambre de compression est convenablement choisi, le mécanisme de compression est autorégulateur et il n'est pas nécessaire d'utiliser un dispositif d'asservissement électronique. Une conséquence secondaire de cette propriété est de permettre le fonctionnement en continu de la pompe de compression, et en particulier de son moteur, ce qui réduit considérablement les risques d'usure dudit moteur dus à des changements de régime et à des commutations fréquents.
  • Par ailleurs, il a été constaté par la demanderesse que les compressions sensiblement isothermes, qui sont nécessaires à la réalisation de stations du type ci-dessus exposé, pouvaient être obtenues facilement, dès lors que les fréquences de fonctionnement de l'élément de compression associé à la chambre de compression étaient suffisamment faibles. Un autre but de l'invention est donc de proposer, de façon tout à fait surprenante et nouvelle, d'utiliser des micro-compresseurs à cycles lents pour effectuer le remplissage du réservoir sur de longues durées. Il est à noter que cet étalement dans le temps du remplissage du réservoir permet l'utilisation d'un moteur de puissance plus faible et donc de prix de revient moindre. En outre, la lenteur des cycles de compression réduit les pertes thermiques, qui se produiraient en cas d'élévation de température importante due à des cycles rapides, d'où il résulte un meilleur rendement énergétique du dispositif.
  • Il est apparu, au surplus, indépendamment de ce qui précède, que l'utilisation de telles basses fréquences de fonctionnement permettait une réduction considérable des émissions sonores de l'appareil. De fait, le choix d'un moteur approprié et d'une fréquence de fonctionnement suffisamment faible permet désormais la réalisation d'une station de compression et d'accumulation d'air tout à fait silencieuse; il s'agit là d'un autre avantage important du dispositif proposé selon l'invention, ce dispositif pouvant être intégré, sans nuisance particulière, à des pièces d'habitation ou à des locaux professionnels, tels que, par exemple, des salles de bains, des cuisines ou des salons de coiffure.
  • La présente invention a donc pour objet un dispositif de compression et d'accumulation d'air, comportant, d'une part, un réservoir de compression et de stockage de l'air, ce réservoir étant muni d'une tête d'évacuation d'air et, d'autre part, au moins une chambre de compression associée à des valves d'admission et d'éjection d'air et à un élément de compression actionné par un moyen moteur, ledit élément de compression comprimant le volume de ladite chambre de compression entre un volume maximum et un volume minimum (ou volume mort), pour refouler l'air comprimé à travers la (ou les) valve(s) d'éjection, de ladite chambre de compression vers le réservoir, caractérisé par le fait que le rapport entre le volume maximum et le volume minimum de la chambre de compression en amont de la (ou des) valve(s) d'éjection est compris entre 1,2 et 20, l'élément de compression étant actionné à une fréquence comprise entre O,1 Hertz et 1O Hertz, et le réservoir comportant en son intérieur une poche étanche à parois souples, ayant un volume extensible et contenant un gaz liquéfiable en équilibre avec sa phase liquide.
  • Dans une réalisation particulière, l'élément de compression est un piston, qui se déplace linéairement, de façon sensiblement étanche, dans un corps de pompe, la chambre de compression associée audit piston étant alors délimitée par les parois dudit corps de pompe et dudit piston.
  • De façon préférentielle, la vitesse linéaire de déplacement dudit piston dans le corps de pompe auquel il est associé, est comprise entre O,1 et 50 cm/s, le rapport entre la surface de la section droite du piston (en cm2) et sa course (en cm) étant compris entre 0,1 cm et 3 cm. La course du piston dans le corps de pompe auquel il est associé peut etre réglable.
  • La chambre de compression a, de préférence, un volume maximum inférieur à 1O0 cm3 et, préférentiellement, elle a un volume maximum compris entre 1 et 1O cm3. Le moyen moteur consomme une puissance inférieure à 25 watts, et, de préférence, une puissance comprise entre 1 et 5 watts.
  • Le volume du réservoir est avantageusement inférieur à 15 litres. L'encombrement total de la station est, de préférence, inférieur à 2O litres environ, ladite station pouvant alors être intégrée dans des éléments d'une pièce d'habitation (salle de bains ou cuisine, notamment) ou d'un local professionnel (salon de coiffure, infirmerie, salle d'hôpital, notamment), comme, par exemple, des armoires de pharmacie ou de rangement, des luminaires de salle de bains, des présentoirs à miroir, des tables de travail, des lavabos ou éviers, des sièges de coiffeur, des casques de séchage, des cabines d'esthétique ou des souffleries pour le séchage à mains.
  • Avantageusement, le dispositif comporte deux chambres de compression associées à un même élément de compression, ledit élément de compression refoulant, dans un mouvement de va-et-vient, l'air d'une des chambres de compression tandis que l'autre desdites chambres se remplit et réciproquement.
  • Dans une variante de réalisation, la station comporte deux corps de pompe associés chacun à un piston, lesdits pistons étant actionnés simultanément et identiquement dans un mouvement de va-et-vient par un même élément moteur, l'un des pistons refoulant l'air de la chambre de compression correspondante tandis que l'autre assure le remplissage de sa chambre de compression associée et réciproquement. On peut aussi prévoir qu'un même corps de pompe comporte deux chambres de compression séparées entre elles de façon étanche par un piston, ledit piston refoulant l'air d'une desdites chambres de compression vers le réservoir, tandis que l'autre chambre de compression se remplit, et réciproquement. Dans les deux cas, le moyen moteur peut être un moto-réducteur actionnant un piston selon un mouvement de va-et-vient, par l'intermédiaire d'un système bielle-manivelle. Le corps de pompe peut être, notamment, disposé, au moins partiellement, à l'intérieur du réservoir.
  • Pour mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire, ci-après, à titre purement illustratif et non limitatif, plusieurs modes de réalisation représentés sur le dessin annexé.
  • Sur ce dessin:
    • la figure 1 est une vue schématique, en perspective avec arrachements, d'une station de compression et d'accumulation conforme à un premier mode de réalisation de l'invention;
    • la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'une station conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention;
    • la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'une station conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention;
    • la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'une station de compression conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention.
  • On voit sur la figure 1 qu'une station de compression et d'accumulation conforme à un premier mode de réalisation de l'invention comporte un réservoir 1, dans lequel l'air est destiné à être comprimé et stocké. Dans ce réservoir 1 débouche une première tuyauterie 2 reliée à des moyens de compression référencés 3 dans leur ensemble, ainsi qu'une deuxième tuyauterie 4 associée à une tête d'évacuation 5 de l'air comprimé dans des bidons-aérosols 6.
  • Le réservoir 1 est un réservoir cylindrique de 1,6 litre muni intérieurement d'une poche 7 étanche à paroi souple; la poche 7 contient un gaz hydrocarbure chlorofluoré 8 en équilibre avec sa phase liquide 9. Les moyens de compression 3 comportent une chambre de compression C1, qui est délimitée par le corps de pompe 10 d'une seringue tubulaire cylindrique et par un piston 11, qui se déplace de façon étanche dans ledit corps de pompe 10; le diamètre extérieur de ce piston 11 correspond sensiblement au diamètre intérieur du corps de pompe 10; le piston 11 est monté sur une tige 12 actionnée par des moyens moteurs 13.
  • La chambre de compression C1 débouche, du côté où ne se trouve pas le piston 11, dans une tuyauterie menant, d'un côté, à la tuyauterie 2 reliant ladite chambre de compression C1 au réservoir 1, et, de l'autre côté, à une tuyauterie d'admission d'air 14. Sur la tuyauterie 2 est montée, entre la chambre de compression C1 et le réservoir 1, une valve 15 qui comporte un clapet 16 monté coulissant dans un corps de valve 17; le clapet 16 est repoussé dans ledit corps 17 par un ressort 18 exerçant une force de quelques grammes, et s'appuie sur le siège dudit corps de valve 17, ledit siège étant situé à l'extrémité dudit corps 17 la plus proche de la chambre de compression C1. La tuyauterie 14 débouche sur l'extérieur et comporte, à son extrémité libre, une valve d'admission d'air 19 similaire à la valve 15, c'est-à-dire comportant un clapet 20 coulissant dans un corps de valve 21 et repoussé sur le siège dudit corps 21 par un ressort 22, ledit siège étant disposé du côté dudit corps 21 qui est le plus éloigné de la chambre de compression C1.
  • Les moyens moteurs 13 comportent essentiellement un moto-réducteur électrique 23 entraînant en mouvement une manivelle 24, dont l'extrémité se déplace dans un évidement oblong 25a ménagé dans une coulisse 25, pour entraîner cette dernière en translation selon un mouvement de va-et-vient. La coulisse 25 est solidaire de la tige 12 du piston 11 qu'elle déplace selon l'axe de ladite tige 12. La coulisse 25 est une plaquette rectangulaire, dont les bords, dans sa longueur, sont parallèles à l'axe de la tige 12 et sont munis de rainures 25b associées à des billes 26 roulant dans des logements complémentaires d'un support 27, pour guider la coulisse 25 dans son mouvement de translation. Le moteur 23 est monté fixe sur le support 27 et fait tourner la manivelle 24 à une vitesse angulaire de 10 tours par minute; sa puissance maximum est de 3,5 watts.
  • Le corps de pompe 10 de la seringue est monté, à son extrémité opposée à la chambre de compression C1, sur un pied 28 dont la distance par rapport au support 27 est réglable selon la direction axiale de la tige 12, de façon à permettre le réglage de la course du piston 11 dans ledit corps de pompe 10. Un tel réglage permet, ainsi que cela a déjà été expliqué précédemment, le réglage du rapport entre le volume minimum de la chambre de compression 10 (ou volume mort) et son volume maximum, et donc le réglage de la pression asymptotique de remplissage du réservoir 1. A titre d'exemple, avec un volume maximum de chambre de compression de 2 cm³ (diamètre du piston 11 de 12 cm) et un volume mort de l'ordre de 0,3 cm³, on obtient une pression asymptotique de l'ordre de 3,5.10⁵ Pascal.
  • La tuyauterie 4 d'évacuation du gaz comprimé vers des bidons-aérosols 6 est elle-même associée à une tête 5 constituant une valve et comportant un clapet 29 monté sur un ressort 30 dans un corps de valve 31; le clapet 29 coopère avec le siège 32 dudit corps 31 qui débouche sur l'extérieur, ledit siège 32 bordant une ouverture réalisée sur le fond 33 dudit corps 31 et s'évasant légèrement vers l'extérieur. Le clapet 29 est prolongé par un élément tubulaire creux 34 destiné à coopérer avec l'organe femelle 35, à clapet anti-retour, d'un bidon-aérosol 6 pour remplir ledit bidon 6 en gaz comprimé. Des passages 36 pour l'air comprimé sont réalisés entre ledit élément tubulaire 34 et le clapet 29 de façon que, lorsque l'on appuie sur ledit élément tubulaire 34, ces passages 36 se désengagent du fond 33 du logement 31 et que l'air comprimé passe à travers lesdits passages 36, puis à l'intérieur de l'élément tubulaire 34 et enfin dans le bidon-aérosol 6. Sur la tuyauterie 4 est monté, entre le corps de valve 31 et le réservoir 1, un manomètre 37 permettant de s'assurer du bon réglage des moyens de compression 3.
  • Il est à noter qu'avec un tel appareil, le réservoir 1 est rechargeable à sa pression asymptotique en environ 4 heures, un bidon-aérosol 6 se rechargeant quant à lui en quelques secondes. Une fois le réservoir 1 rechargé, il est alors possible d'effectuer environ 6 recharges successives d'un bidon-aérosol d'un volume de 305 cm3 rempli d'un liquide à distribuer pour environ 30% de son volume intérieur; cette recharge s'effectue à une pression supérieure à 2 bars, chaque recharge permettant des pulvérisations d'une durée de 20 à 30 secondes. Au fur et à mesure que le réservoir 1 se vide en air comprimé, la poche 7 se dilate, le liquide 9 hydrocarbure chlorofluoré passant en partie en phase gazeuse, compensant ainsi sensiblement la baisse de pression interne du réservoir. Il est ainsi possible d'effectuer, avec une telle station de compression et d'accumulation d'air, de l'ordre de 9 remplissages de bidons-aérosols par jour, trois le matin, trois en milieu de journée, et trois le soir.
  • On a représenté sur la figure 2 une micro-station de compression et d'accumulation d'air conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, pour laquelle on a repris, pour les éléments de cette micro-station que l'on retrouve dans la micro-station de compression et d'accumulation d'air conforme au premier mode de réalisation décrit, le même chiffrage de référence augmenté de 100.
  • On voit sur cette figure 2 que cette deuxième micro-station de compression comporte un réservoir 101 relié, d'une part, à une tête d'évacuation 105 de l'air comprimé vers les bidons-aérosols et, d'autre part, à deux tuyauteries 102a et 102b reliant ledit réservoir 101 à des chambres de compression référencées respectivement C2a et C2b. Chacune de ces deux chambres de compression est délimitée par un corps de pompe, 110a et 110b respectivement, et un piston, 111a ou 111b respectivement, monté sur une tige, 112a ou 112b respectivement.
  • Ces deux tiges 112a et 112b sont dans le prolongement l'une de l'autre et sont reliées entre elles par une clé de coulissement 150 avec laquelle coopère une manivelle 124 actionnée par un moto-réducteur 123. De cette façon, on réalise une compression d'air à la fois pour chaque mouvement d'aller et pour chaque mouvement de retour de la clé 150.
  • On a représenté sur la figure 3 une micro-station de compression correspondant à un troisième mode de réalisation de l'invention, pour laquelle on a repris, pour les éléments de cette micro-station que l'on retrouve dans la micro-station de compression et d'accumulation de la figure 1, le même chiffrage de référence augmenté de 200.
  • Comme on peut le voir sur cette figure, cette micro-station comporte un réservoir 201, et un corps de pompe 210 associé à un piston 211 monté coulissant dans ledit corps 210; le piston 211 est solidaire, selon son axe, d'une tige 212 actionnée en translation de façon étanche dans ledit corps de pompe 210 par des moyens moteurs 213 comportant une clé de coulissement 250 avec laquelle coopère une manivelle 224 entraînée en mouvement par un moto-réducteur 223.
  • Le corps de pompe 210 est muni à chacune de ses extrémités de tuyauteries 202a et 202b de refoulement d'air vers le récipient 201, ainsi que de tuyauteries 214a et 214b d'aspiration d'air et est fermé à chacune de ses extrémités, de sorte que le piston 211 le sépare en deux chambres de compression C3a et C3b, qu'il comprime alternativement dans son mouvement d'aller-retour, sans qu'il y ait de course à vide dudit piston 211. Le chargement d'un bidon-aérosol s'effectue par une tête 205 analogue à la tête 5.
  • On a représenté sur la figure 4 une station de compression correspondant à un quatrième mode de réalisation de l'invention, pour lequel on a repris, pour les éléments de cette station de compression que l'on retrouve dans la première station de compression décrite, le même chiffrage de référence augmenté de 300. Il s'agit d'une réalisation plus compacte d'une micro-station de compression.
  • On voit sur la figure 4, que cette micro-station de compression comporte un réservoir 301 à l'intérieur duquel est monté un corps de pompe 310 débouchant, par l'intermédiaire d'une valve 315 d'éjection du type de celles précédemment décrites, dans ledit réservoir 301, ledit corps 310 étant associé à un piston 311. A son autre extrémité, ledit corps de pompe 310 débouche dans une chambre 356 qui est reliée à l'air libre et dans laquelle sont disposés les moyens moteurs 313 de la pompe. L'ensemble est monté dans une enveloppe rigide 353 à l'extrémité de laquelle peut venir s'emboîter un bidon-aérosol en vue d'un rechargement. Le piston 311, représenté sur la figure en fin de course de compression, est traversé selon son axe par un canal 354 débouchant dans la chambre de compression C4 de ladite pompe, ledit canal 354 étant associé à son autre extrémité à un pointeau 355 servant, par rapport à l'ouverture dudit canal 354, de valve à commande positive obturant ledit canal 354 lorsque ledit piston 311 est repoussé vers la valve 315. Le pointeau 355 est articulé en pivotement sur une bielle 351 elle-même articulée à son autre extrémité sur une manivelle 352 entraînée par un moto-réducteur 323. Le pointeau 355 est, en outre, solidarisé du piston 311 avec un jeu tel que lorsque ledit pointeau 355 est translaté dans le corps de pompe 310 vers la valve 315, il obture le canal 354 et lorsqu'il est translaté en sens inverse dans le corps 310, il entraîne ledit piston 311 sans obturer ledit canal 354. Ceci permet d'obtenir l'éjection d'air comprimé par le piston 311 dans le réservoir 301 ou le remplissage en air de la chambre de compression C4 par passage d'air de la chambre 356 à travers le canal 354.

Claims (11)

  1. Dispositif de compression et d'accumulation d'air comportant, d'une part, un réservoir (1, 101, 201, 301) de compression et de stockage de l'air, ce réservoir (1, 101, 201, 301) étant muni d'une tête (5, 105, 205, 305) d'évacuation d'air et, d'autre part, au moins une chambre de compression (C1 C2a, C2b; C3a, C3b ; C4) associée à des valves d'admission (19 ; 119a, 119b; 219a, 219b; 355) et d'éjection d'air (15 ; 115a, 115b ; 215a, 215b ; 315) et à un élément de compression actionné par un moyen moteur (13, 113, 213, 313), ledit élément de compression (11, 111, 211, 311) comprimant le volume de ladite chambre (C1 ; C2a, C2b; C3a, C3b; C4) entre un volume maximum et un volume minimum, pour refouler l'air comprimé à travers la (ou les) valve(s) d'éjection (15 ; 115a, 115b ; 215a, 215b ; 315) de la chambre de compression (C1; C2a, C2b; C3a, C3b ; C4) vers le réservoir (1, 101, 201, 301), caractérisé par le fait que le rapport entre le volume maximum et le volume minimum de ladite chambre de compression (C1; C2a; C2b; C3a, C3b ; C4) en amont de la (ou des) valve(s) d'éjection (15; 115a, 115b ; 215a, 215b; 315) est compris entre 1,2 et 2O, l'élément de compression (11, 111, 211, 311) étant actionné à une fréquence comprise entre O,1 Hertz et 1O Hertz, et le réservoir (1) comportant en son intérieur une poche (7) étanche à parois souples, ayant un volume extensible et contenant un gaz liquéfiable (8) en équilibre avec sa phase liquide (9).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de compression (11, 111, 211, 311) est un piston qui se déplace linéairement, de façon sensiblement étanche, dans un corps de pompe (10, 110, 210, 310), la chambre de compression (C1 ; C2a, C2b; C3a, C3b ; C4) associée audit élément de compression étant délimitée par les parois dudit corps de pompe (10, 110, 210, 310) et ledit piston (11, 111, 211, 311).
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la vitesse de déplacement du piston (11, 111, 211, 311) dans le corps de pompe (10, 110, 210, 310), auquel il est associé, est comprise entre 0,1 cm/s et 50 cm/s.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le rapport entre la surface de la section (en cm2) du piston et sa course (en cm) est compris entre O,1 cm et 3 cm.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la chambre de compression (C1 ; C2a, C2b; C3a, C3b ; C4) a un volume maximum inférieur à 100 cm3.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le moyen moteur (13, 113, 213, 313) a une puissance maximum inférieure à 25 watts.
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le volume du réservoir (1, 101, 201, 301) est inférieur à 15 litres et que l'encombrement total du dispositif est inférieur à 20 litres environ.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le moyen moteur est un moto-réducteur (23, 123, 223, 323), actionnant un piston (11, 111, 211, 311) selon un mouvement de va-et-vient par l'intermédiaire d'un système bielle-manivelle (24, 124, 224, 352).
  9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la course du piston (11) dans le corps de pompe (10), auquel il est associé, est réglable.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte deux chambres de compression (C2a, C2b ; C3a, C3b) associées à un même élément de compression, ledit élément de compression (111a, 112a, 150, 111b, 112b; 211, 212, 250) refoulant, dans un mouvement de va-et-vient, l'air d'une (C2a, C3a) des chambres de compression tandis que l'autre (C2b, C3b) desdites chambres se remplit et réciproquement.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le corps de pompe (310) est disposé, au moins partiellement, à l'intérieur du réservoir (301).
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