OA11641A - Groupe électrogène de secours à air comprimé. - Google Patents

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Description

1 011641
GROUPE ELECTROGENE DE SECOURS A AIR COMPRIME L’invention concerne un groupe électrogène de secours fonctionnant avec del’air comprimé. 5 Les groupes électrogènes actuels comportent pour la plupart un alternateur chargé de produire de l’électricité lors de leur fonctionnement, entraîné par un moteurthermique à essence diesel ou autre gaz. Ces moteurs sont particulièrement bruyants etpolluants et consomment une énergie coûteuse qu’il convient de réapprovisionnerfréquemment. Des systèmes permettant d’utiliser de l’air comprimé comme réserve 10 d’énergie ont été décrits notamment dans le brevet US 5296799 mais utilisent dessolutions complexes comportant de nombreux éléments avec un compresseur d’air, unmoteur à air comprimé, un alternateur et un moteur électrique. L’auteur a déposé de nombreuses demandes de brevets publiées, WO96/27737, WO 97/48884, WO 98/12062, WO 98/15440, concernant l’utilisation de l’air 15 comprimé comme stockage d’énergie notamment pour l’entraînement de moteurs devéhicules ou autres utilisations
Le groupe électrogène selon l'invention propose de résoudre les problèmesliés à l’alimentation en carburant des groupes électrogènes en utilisant pour sonfonctionnement de l’air comprimé, il comprend un moteur à air comprimé réversible 20 pouvant fonctionner soit en moteur soit en compresseur - moto-compresseur à aircomprimé- entraîné par ou entraînant un moteur électrique également réversible etpouvant fonctionner en alternateur -moto-alternateur-. Lors de son fonctionnement, lemoto-alternateur, en mode moteur électrique, qui reçoit son énergie d’un réseauélectrique par exemple celui de la ville, tourne en entraînant le moto-compresseur à air 25 comprimé alors en mode compresseur qui remplit, et maintient plein, un ou plusieursréservoirs d’air comprimé à haute pression par exemple 200 bars. Lors d’une coupured’alimentation électrique, par exemple lors d’une panne de réseau, le moto-compresseur est automatiquement commuté en mode moteur et, alimenté en énergiepar l’air comprimé contenu dans le ou les réservoirs de stockage, il entraîne le moto- 30 alternateur tout aussi automatiquement commuté en mode alternateur pour fournir del’électricité. , _ ................
Le passage d’un mode de fonctionnement à l’autre est dévolu à un dispositifélectromécanique, électronique ou autres.
Préférentiellement, le groupe électrogène de secours selon l’invention 35 comporte un système de récupération d’énergie thermique ambiante tel que décrit parl’auteur dans sa demande de brevet Nr FR 9700851, où l’air comprimé contenu dans leréservoir de stockage sous très haute pression, par exemple 200 bars, et à températureambiante, par exemple 20 degrés C, préalablement à son utilisation finale dans le moto- 2 011641 compresseur, à une pression inférieure par exemple 30 bars, est détendu à unepression proche de celle nécessaire à son utilisation finale, dans un système à volumevariable, par exemple un piston dans un cylindre, produisant un travail qui peut êtrerécupéré et utilisé par tous moyens connus, mécanique, électrique, hydraulique ou 5 autre. Cette détente avec travail a pour conséquence de refroidir à très bassetempérature, par exemple moins 100° C, l'air comprimé détendu à une pression prochede celle d’utilisation. Cet air comprimé détendu à sa pression d'utilisation, et à très bassetempérature est ensuite envoyé dans un échangeur avec l'air ambiant, va se réchaufferjusqu'à une température proche de la température ambiante, et va augmenter ainsi saîo pression et/ou son volume, en récupérant de l'énergie thermique empruntée à l'atmosphère.
Encore préférentiellement le procédé de fonctionnement de moteur selonl'invention comporte un système de réchauffage thermique tel que décrit par l'auteurdans sa demande de Brevet FR 9800877, où il propose une solution qui permet 15 d'augmenter la quantité d'énergie utilisable et disponible caractérisée par le fait que l'aircomprimé, avant son introduction dans la chambre de combustion et/ou d'expansion dumoteur, provenant du réservoir de stockage, soit directement, soit après son passagedans l'échangeur thermique air air et avant son introduction dans la chambre decombustion est canalisé dans un réchauffeur thermique où il va augmenter encore de 20 pression et/ou de volume avant son introduction dans la chambre de combustion et/oud'expansion, augmentant encore ainsi considérablement les performances.
Dans le cas où le groupe électrogène de secours est utilisé dans desbâtiments recevant du gaz de ville, le réchauffeur thermique peut avantageusement êtrealimenté par ledit gaz de ville. 25 Le groupe électrogène de secours selon l’invention peut être installé en poste fixe dans des bâtiments ou autres logements privés. II peut également équiper un groupemobile qui sera alimenté en électricité et verra ses réservoirs remplis avant d’être utilisésur des sites extérieurs. D’autres buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la 30 lecture de la description, à titre non limitatif, de plusieurs modes de réalisation, faite enregard des dessins annexés où :
La figure unique représente un schéma synoptique de fonctionnement du groupeélectrogène selon l’invention où le moto-alternateur électrique 1 alimenté par le réseauélectrique par un câble électrique 2 ou alimentant le réseau électrique par un câble 35 électrique 3 entraînant, ou étant entraîné à travers une transmission 4, par le moto-compresseur 5 qui en fonction compresseur remplit un réservoir de stockage hautepression 6 par un conduit 7 et qui en mode moteur à air comprimé reçoit du réservoir destockage 6 de l’air comprimé préalablement détendu, avec travail, dans un dispositif à 3 011641 volume variable permettant d’abaisser considérablement la température de l’air détenduà une pression sensiblement équivalente à la pression de travail du moto-compresseurla détente avec travail de l'air comprimé haute pression stocké dans le réservoir 6 estréalisé dans un ensemble bielle 53 et piston de travail 54 attelé directement à un 5 vilebrequin 18C relié au vilebrequin moteur 18 par une transmission 21 A. Ce piston 54coulisse dans un cylindre borgne 55 et détermine une chambre de travail 35 danslaquelle débouche d'une part un conduit d'admission d'air haute pression 37 dontl’ouverture et la fermeture sont commandées par une électrovanne 38, et d'autre part unconduit d'échappement 39 relié à un échangeur thermique air air ou radiateur 41 lui- 10 même relié par un conduit 42 à une capacité tampon à pression finale d'utilisation quasiconstante 43, elle-même équipée d’une isolation thermique 43A. Lors du fonctionnementlorsque le piston de travail 54 est à son point mort haut, l'électrovanne 38 est ouvertepuis refermée afin d'admettre une charge d'air comprimé très haute pression qui va sedétendre en repoussant le piston 54 jusqu’à son point mort bas, fournir un travail, et 15 entraîner par l'intermédiaire de la bielle 53 le vilebrequin 18C et à travers la transmission21A le vilebrequin du moto-compresseur 18. Lors de la course de remontée du piston54, l'électrovanne d'échappement 40 est alors ouverte et l'air comprimé sensiblementdétendu à pression d'utilisation, et à très basse température contenu dans la chambre detravail est refoulé (selon le sens de la flèche F) dans l'échangeur air air ou radiateur 41. 20 Cet air va ainsi se réchauffer jusqu'à une température proche de l'ambiante etaugmenter de volume en rejoignant la capacité tampon 43 en ayant récupéré unequantité d'énergie non négligeable dans l'atmosphère.
Entre l'échangeur air air 41 et la capacité tampon 43, sur le conduit 42 estégalement implanté un réchauffeur thermique 56, constitué de brûleurs 57 qui vont 25 augmenter considérablement la température et donc la pression et/ou le volume de l'aircomprimé en provenance (selon le sens des flèches F) de l'échangeur air air 41 lors deson passage dans le serpentin d'échange 58.
Les modes de commutations, les types de moto-alternateur et de moto-compresseur, la conception des réservoirs de stockage et leur volume peuvent bien 30 entendu utiliser des procédés connus ou non sâns pour autant changer le principe del’invention qui vient d’être décrite.

Claims (5)

  1. 4 011641 REVENDICATIONS
    1.- Groupe électrogène de secours fonctionnant avec des réserves d'air comprimé caractérisé en ce que le moteur à air comprimé est réversible et fonctionne soit en 5 mode moteur à air comprimé soit en mode compresseur d’air comprimé - moto- compresseur à air comprimé (5)- entraîné par, ou entraînant, un moteur électriqueégalement réversible qui peut fonctionner en alternateur -moto-alternateur (1)- danslequel, lors du fonctionnement, le moto-alternateur en mode moteur électrique qui reçoitson énergie d’un réseau électrique, tourne en entraînant le moto-compresseür à airio comprimé, fonctionnant en mode compresseur, qui remplit et maintient plein un ouplusieurs réservoirs d’air comprimé à haute pression, et dans lequel, lors d’une coupured’alimentation électrique, lé moto-compresseur est automatiquement commuté en modemoteur et alimenté en énergie par l’air comprimé contenu dans le ou les réservoirs destockage (6). et entraîne le moto-alternateur tout aussi automatiquement commuté en 15 mode alternateur pour fournir de l’électricité de secours.
  2. 2. - Groupe électrogène de secours selon la revendication 1 caractérisé en ce que, avantson introduction dans le moto-compresseur, Pair comprimé contenu dans le réservoir destockage haute pression (6) est détendu avec un travail produisant un abaissement desa température, puis, est envoyé dans un échangeur (41 ) avec de l'air ambiant pour se 20 réchauffer et augmenter ainsi sa pression et/ou son volume en récupérant de l'énergiethermique ambiante.
  3. 3. - Groupe électrogène de secours selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que,avant son introduction dans le moto-compresseur, l'air comprimé provenant du réservoirde stockage est canalisé, soit directement soit après son passage dans l'échangeur 25 thermique air air, dans un réchauffeur thermique (56) pour augmenter davantage sapression et/ou son volume.
  4. 4. - Groupe électrogène de secours selon la revendication 3 caractérisé en ce quel'énergie utilisée pour le réchauffeur thermique est du gaz de ville.
  5. 5. - Groupe électrogène de secours selon l’une quelconque des revendications 1 à 430 caractérisé en ce que l’ensemble du groupe électrogène avec son réservoir de stockage et ses accessoires est monté sur un engin mobile permettant de l’utiliser sur siteextérieur. 35
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