Étiquette : Bricolage

Bricolages, outillage et machines.

Compresseur lent à énergie hydraulique

Introduction

Nous avions évoqué, dans notre article sur le dégazeur de radon, la possibilité de récupérer une partie de l’énergie hydraulique procurée par le réseau d’eau courante. Le dégazeur de radon nécessite effectivement de casser la pression de l’eau courante. Cela implique de remettre cette eau en pression, soit par gravité, soit par un surpresseur, lequel implique une dépense d’énergie supplémentaire, notamment d’origine électrique. Nous proposions l’utilisation d’un réservoir gravitaire situé dans les combles pour éviter l’usage d’un surpresseur. La pression perdue, qui n’est pas facturée (puisque l’on paye le volume d’eau mesuré par le compteur), peut être récupérée. Nous proposons la récupération de cette énergie sous forme d’air comprimé, qui peut être stocké progressivement moyennant une rigueur dans l’étanchéité de la réserve et de ses raccords. Cet air comprimé peut servir au bricoleur à faire fonctionner des outils pneumatiques le week-end.

Schéma

Nomenclature explicative

  1. Filtre à air : il peut avantageusement être précédé d’un sécheur d’air.
  2. Lubrificateur d’air : attention, l’usage de lubrificateurs industriels n’est peut être pas adapté car ces derniers fonctionnent en pression, et avec un « fort » débit (effet venturi). Or, nous sommes dans le cas de très petits débits en dépression. Il peut être pertinent de réaliser soi même un lubrificateur adapté.
  3. Clapets anti retour d’admission.
  4. Clapets anti retour de refoulement.
  5. Compresseurs d’air : ils peuvent être réalisés avec des vérins pneumatiques.
  6. Clapet anti retour avant réserve : il permet d’éviter que les éventuelles légères fuites des raccords des conduits et des compresseurs eux mêmes ne vident la réserve.
  7. Refoulement vers la réserve : il faut prévoir un décanteur en fond de réserve pour récupérer l’huile. Il peut s’avérer pertinent pour cette dernière, de laisser l’huile y rentrer. Un déshuileur intermédiaire peut être source de fuite, de plus, l’huile peut protéger la réserve de l’oxydation. Dans le cas d’un compresseur lent, un séchage post-compression n’est pas forcément pertinent, puisque les températures de refoulements sont très basses et le débit suffisamment lent pour favoriser le fonctionnement optimal du sécheur pré-compression.
  8. Détecteur de pression seuil n°1 : il permet de mesurer la pression de refoulement, et ainsi, ouvrir les vannes 10 afin d’activer un vérin moteur supplémentaire. Avec ce principe, nous limitons la dépense d’eau en étant capable de l’adapter, dans une certaine mesure, à la pression de refoulement. Il s’agit d’un petit vérin pneumatique muni d’un ressort calibré de telle sorte qu’il n’ouvre les vannes qu’à partir de la pression de seuil choisie. Pour une compression à 10 bars, nous pouvons utiliser les seuils suivants : de 0 à 4 bars = utilisation d’un seul vérin moteur, de 4 à 7 bars, utilisation de deux vérins moteurs, de 7 à 10 bars, utilisation de trois vérins moteurs. Ces seuils dépendent évidemment de la section des vérins moteurs 12, 13 et 14 ainsi que de la section des vérins compresseurs 5. Ces détecteurs doivent impérativement être connectés avant le clapet anti retour 6, pour que leurs éventuelles légères fuites ne soient que temporaires.
  9. Détecteur de pression seuil n°2 : il active le dernier vérin moteur disponible.
  10. Vannes d’alimentation des vérins moteurs 12 : ils correspondent au seuil n°1 et sont activés par les détecteurs de pression de seuil 8.
  11. Vannes d’alimentation des vérins moteurs 13 : ils correspondent au seuil n°2 et sont activés par les détecteurs de pression de seuil 9.
  12. Vérins moteurs de seuil n°1 : leur corps (cylindre) peut être réalisé avec un tuyaux en cuivre et leur piston par une rondelle de caoutchouc percée type silentbloc. La tige peut ainsi être réalisée avec une tige filetée en acier inoxydable. En enserrant la rondelle de caoutchouc par des rondelles en acier inoxydable et des écrous freinés, nous pouvons moduler son serrage contre le tuyau. Ceci permet de compenser l’usure et garantir une bonne étanchéité. Il ne serait pas inutile de prévoir un drainage de la légère fuite d’eau possible coté tige. Cette fuite peut être récupérée. Ces vérins moteurs ne sont pas en liaison permanente avec le guidage linéaire, ils utilisent les poussoirs 21, cela évite qu’ils ne soient entrainés lorsqu’ils sont inactifs : la dépression et les frottements bloqueraient le système.
  13. Vérins moteurs de seuil n°2.
  14. Vérins moteurs principaux : ils sont en liaison permanente avec le guidage linéaire et donc avec les vérins compresseurs.
  15. Clapets anti retour : ils empêchent le mouvement parasite des vérins moteurs de seuils n°1 et n°2 lorsqu’ils sont inactifs, au moment de l’échappement des vérins moteurs principaux.
  16. Vannes d’échappement : elles libèrent l’eau motrice vers le réservoir ou le dégazeur de radon.
  17. Vannes d’admission : elles alimentent les vérins moteurs avec la pression du réseau d’eau courante.
  18. Arrivées du réseau d’eau courante.
  19. Départs de l’échappement : vers la réserve ou le dégazeur de radon.
  20. Cames : elles actionnent les vannes d’alimentation et d’échappement en fins de courses. L’alimentation et l’échappement en fin de course d’un système à mouvement linéaire composé d’actionneurs à fluide incompressible fera l’objet d’un autre article. Nous avons déjà évoqué cette difficulté dans l’article sur l’élévateur à pistons.
  21. Poussoirs : ils permettent aux vérins moteurs de seuil n°1 et n°2 de transmettre l’énergie mécanique sans être entrainés par le vérin moteur principal lorsque ce dernier est seul à agir.
  22. Guidage linéaire : il guide les tiges des vérins moteurs et permet la transmission de puissance mécanique entre les différents éléments.

Conclusion

Ce système peut être utile s’il est surtout réalisé avec des composants peu coûteux, récupérés par exemple. Il est utile si vous souhaitez récupérer la moindre quantité d’énergie à votre disposition. Rappelez vous que l’on paye le volume d’eau, sans considération de la pression à laquelle elle est délivrée chez vous. Si vous utilisez un réducteur de pression dans votre installation, alors cela signifie que vous vous privez d’une certaine quantité d’énergie que l’on peut considérer comme gratuite. Enfin, en comprimant de l’air, vous pouvez utiliser des outils pneumatiques sans utiliser le réseau électrique. L’étanchéité de la réserve d’air comprimé doit être très rigoureuse, pour que ce système ait un véritable sens, parce qu’il fonctionne par une lente accumulation quotidienne de l’air comprimé.

Sableuse hybride

Introduction

Sablage, grenaillage et microbillage sont des procédés qui consistent à propulser sur un objet à décaper, par l’intermédiaire d’un fluide en mouvement, un « média » de décapage qui peut être du sable, de la grenaille métallique ou des billes de verre. Ce procédé s’utilise aussi pour créer un état de surface granuleux sur des pièces de matériaux divers, pour opacifier le verre par exemple. Le grenaillage permet aussi l’écrouissage des surfaces métalliques.

Le schéma ci-dessous résume les différents procédés les plus répandus. Dans les procédés de sablage on peut parfois injecter de l’eau dans le pistolet pour éviter la formation de nuages de poussière. Si le sablage est pratiqué en cabine, la récupération et le recyclage du média sont possibles.

Solution proposée : la sableuse hybride.

Nous proposons un procédé qui mélange plusieurs concepts existant déjà dans les systèmes de sablage présentés dans l’introduction. Il élimine un problème récurrent : l’humidité du sable. À l’exception du microbillage où le sable est maintenu en suspension dans l’eau, tous les autres procédés ont besoin que le sable soit parfaitement sec. En effet, humide, il obstrue les conduits : c’est pour cette raison que l’on retrouve souvent une vanne montée en by-pass pour faciliter le débourrage du tuyau de sable.

Le système que nous proposons est similaire à la sableuse « pression », mais ce n’est plus de l’air qui pressurise le réservoir de sable, c’est de l’eau ! L’eau sous pression a pour conséquence de fluidiser le sable en circulant entre les grains. Le sable n’obstrue jamais le tuyau : maintenu humide, il n’y a donc plus à se soucier de la qualité de son séchage.

Il faut toutefois noter que, comme pour le microbillage, l’eau injectée est projetée sur la pièce à décaper, et cela constitue une dépense d’énergie supplémentaire. En général, la sableuse à sable sec est la plus efficace pour décaper, et c’est le microbillage qui permet d’obtenir le plus bel état de surface. L’eau projetée ajoute cependant une fonction de nettoyage/dégraissage.

Schéma de principe

Avec ce procédé, la récupération du sable, pour une utilisation en cabine, nécessite une seconde cuve. Le procédé de la sableuse à pression est donc moins souvent utilisé avec une cabine, c’est le procédé venturi type 2 qui est le plus souvent associé aux cabines. La seconde cuve récupère le mélange de sable et d’eau pendant que l’on utilise la première, maintenue sous pression.

Schéma détaillé

Nomenclature explicative

  • 1. Réservoirs pressurisables : ils doivent résister à la pression d’eau et être étanches. Il est possible de les réaliser en PVC pression ou d’évacuation à condition que ce dernier soit armé. Du ruban adhésif armé permet de renforcer considérablement le PVC d’évacuation. En dépit de son aspect « bricolage » au sens péjoratif, cette solution est fiable et peu coûteuse.
  • 2. Tuyaux filtrants : ce sont des tubes PVC perforés de petits trous et dans lesquels une chaussette en intissé joue le rôle de filtre, permettant la séparation de l’eau et du sable.
  • 3. Partie non perforée : il s’agit d’une zone du tuyau 2 qui n’est pas perforée, elle préserve ainsi une certaine hauteur de sable autour de laquelle l’eau ne peut pas s’infiltrer, garantissant ainsi que du sable soit entraîné par l’eau sans discontinuité dans la conduite allant au pistolet de sablage.
  • 4. Couvercle étanche avec raccord d’alimentation : ce couvercle est muni d’une traversée de cloison et d’un raccord rapide pour la connexion du tuyau en provenance de la pompe. Il s’intervertit entre les cuves 1 selon leur phase d’utilisation.
  • 5. Couvercle avec raccord d’évacuation : ce couvercle supporte un tube d’évacuation en PVC et permet d’y raccorder la pipe d’évacuation souple 7, il est dans l’idéal muni d’une prise d’air.
  • 6. Tuyau souple : tuyau en provenance de la pompe et muni d’un raccord rapide pour sa connexion au couvercle 4.
  • 7. Pipe d’évacuation souple : elle permet de diriger facilement le retour du mélange d’eau et de sable en provenance du fond de la cabine de sablage vers le réservoir en phase de récupération.
  • 8. Vanne de récupération d’eau : elle doit être fermée sur le réservoir en cours d’utilisation et ouverte sur le réservoir en phase de récupération.
  • 9. Vanne de départ sable : elle doit être ouverte sur le réservoir en cours d’utilisation et fermée sur le réservoir en phase de récupération.

Pistolet de sablage adapté

Nomenclature explicative

  • 1. Buse : réalisée avec un mamelon de plomberie en acier ou en acier inoxydable, il est fortement recommandé d’y ajouter un revêtement céramique pour augmenter sa résistance à l’abrasion.
  • 2. Réducteur : sa conicité permet de créer la configuration venturi.
  • 3. Té 45°.
  • 4. Tube injecteur d’air.
  • 5. Bouchon percé : le trou au centre permet de braser ou de souder (selon les matériaux utilisés) le tube injecteur 4.
  • 6. Adaptateur réducteur.
  • 7. vanne d’air.
  • 8. Ressort de rappel.
  • 9. Gâchette : elle peut être réalisée avec un levier de décompresseur de mobylette, par exemple.
  • 10. Câble de transmission.
  • 11. Raccord hydraulique : connexion du tuyau de sable et d’eau.
  • 12. Raccord pneumatique : connexion du tuyau d’air comprimé.

Conclusion

Nous avions déjà évoqué la concaténation de certaines solutions dans l’article sur le tout ou rien. Mais ici, il est aussi nécessaire de connaître le procédé de fluidisation d’un matériau pulvérulent, issu d’une culture technologique d’une part et d’un sens pratique de la quantification des phénomènes d’autre part. C’est à dire qu’il faut avoir expérimenté suffisamment de « bricolages » ou de systèmes technologiques industriels pour pressentir que, maintenu sous pression d’eau, le sable ne colmatera pas un tuyau d’un diamètre de 15 ou 20 mm. La dépression induite par le pistolet venturi reste néanmoins nécessaire à la sortie rapide du sable.

Sécheur d’air pour compresseur

Introduction

Les compresseurs d’air provoquent tous la condensation de la vapeur d’eau liée à l’augmentation de la pression dans la cuve. Cette eau s’accumule au fond de la cuve et il convient de purger le compresseur après chaque utilisation. Si de l’eau stagne longtemps dans la cuve, elle peut provoquer l’oxydation de cette dernière et dans ces conditions le compresseur peut se trouer voire exploser.

Nous proposons donc une solution d’amélioration de vos compresseurs afin d’augmenter leur durée de vie en réduisant la corrosion. Il existe différents types de sécheurs d’air industriels similaires utilisés avant et/ou après compression. La première étape la plus évidente et la moins répandue serait de tenter de retirer l’humidité de l’air avant même qu’il n’atteigne les têtes de compression. La plupart des sécheurs d’air que l’on retrouve dans le commerce industriel sont des sécheurs post-compression. Ils fonctionnent généralement par adsorption ou par réfrigération. Nous proposons des méthodes accessibles au particulier, par l’utilisation de gel de silice (adsorption) et d’un refroidissement rigoureux de l’air après sa compression.

Séchage pré-compression

Nomenclature explicative

  • Filtre à air primaire : c’est un filtre à air conventionnel.
  • Clapet anti retour : c’est un un clapet anti retour avec ressort, du type hydraulique et d’un diamètre conséquent. Il permet d’éviter à l’humidité ambiante d’être absorbée par l’hydroxyde de silicium lorsqu’on ne se sert pas du compresseur.
  • Bocal transparent : c’est le conteneur de l’hydroxyde de silicium, il doit être transparent pour pouvoir visualiser le niveau de gel de silice solide restant.
  • Hydroxyde de silicium : il est utilisé dans les absorbeurs d’humidité, c’est lui qui sèche l’air. Notez que le gel de silice ayant absorbé l’eau tombe dans le seau en plastique et que l’on peut le régénérer en le portant à ébullition.
  • Couvercle perforé : il doit comporter des trous suffisamment petits pour empêcher l’hydroxyde de silicium solide de tomber dans le seau et suffisamment nombreux pour autoriser le passage aisé de l’air.
  • Filtre à air secondaire : c’est un filtre réalisé à partir d’un silencieux pneumatique par exemple, il évite l’aspiration de cristaux d’hydroxyde de silicium.
  • Seau en plastique : il supporte le système et recueille l’hydroxyde de silicium saturé en eau.
  • Filtre à air tertiaire : du type décanteur, il permet de stocker les éventuelles poussières de gel de silice résiduelles qui pourraient endommager le compresseur.

Sécheur d’air pré-compression seconde version (recommandée)

Nous proposons une autre version plus facilement réalisable. Le débit maximum possible est plus important, compte tenu du remplacement du bocal transparent par un tuyau d’évacuation en PVC. Une traversée de cloison permet son raccordement au seau en plastique. Veuillez noter que les clapets anti retour, qui peuvent être en PVC, doivent être orientés de telle sorte qu’ils empêchent le contact de l’hydroxyde de silicium avec l’air ambiant. Ils doivent être positionnés de façon à ce que la bille soit en appui sur le siège lorsque le compresseur est à l’arrêt. Cette solution est plus économique que le clapet à ressort. Compte tenu des enjeux (en termes de sécurité) nous ne considérons plus comme impératif le fait que les traversées de cloisons soient toutes immergées dans la solution d’hydroxyde de silicium. Ceci simplifie les manipulations lors de l’opération de vidange du seau.

Précautions complémentaires

Il convient de veiller à ce que le passage de l’air soit le plus facile possible afin de minimiser la dépression dans l’ensemble de l’admission du compresseur, dont fait partie le déshumidificateur, ceci afin d’éviter l’implosion du seau en plastique. Il est donc nécessaire d’utiliser des diamètres importants pour les différents composants (filtres, clapets, etc.).

Séchage post-compression

Nomenclature explicative

  • 1. Refroidisseur : il provoque la condensation de l’eau contenue dans l’air comprimé qui a subi un échauffement. Il peut être de plusieurs natures, air/air ou air/eau, c’est à vous de voir. Des calculs fins de thermodynamique et de thermique sont possibles, mais si vous n’êtes pas sûr de vous, vous pouvez toujours surdimensionner cet échangeur.
  • 2. Soupape de sécurité : c’est une suggestion de localisation d’une des soupapes de sécurité obligatoires (limitation de pression).
  • 3. Pot décanteur : il récupère les condensats issus de l’échangeur 1.
  • 4. Tube de visualisation : en matériau plastique épais (afin de résister à la pression), il permet de visualiser le niveau des condensats.
  • 5. Cartouche d’hydroxyde de silicium : en ligne, l’intégralité du débit d’air doit la traverser.
  • 6. Tube de visualisation : il récupère la solution saturée qui provient de la cartouche 5.
  • 7. Cuve : elle peut avantageusement être constituée de bouteilles de gaz récupérées (attention : il est impératif, pour ne pas en faire des bombes, de les remplir d’eau entièrement avant de les re-vidanger. Grace à cette méthode, tout le gaz résiduel en sera chassé). Les cuves neuves dédiées à l’air comprimé sont relativement coûteuses. En version acier peint, 100 L = 250 Euros H.T., 500 L = 500 Euros H.T. Nous ne parlons pas des versions galvanisées et en aciers inoxydables encore bien plus onéreuses.
  • 8. Vanne d’isolement : elle permet de faire la maintenance des accessoires ci-mentionnés sans vider la cuve. Les purges d’eau doivent se faire sous pression.
  • 9. Tube de visualisation : il récupère les condensats qui auraient réussi à se frayer un chemin jusqu’en fond de cuve.
  • 10. Manchon réservoir : en acier inoxydable ou en cuivre, il est destiné à contenir de la paille de fer (laine d’acier), surtout pas inoxydable, qui joue le rôle de fusible oxydatif.
  • 11. Vannes de purge : elles permettent la vidange de l’eau et de la solution d’hydroxyde de silicium saturée en eau.

Remarques complémentaires

La liaison entre le tube 6 et la cuve n’est pas anodine, elle doit empêcher le ruissellement de la solution d’hydroxyde de silicium vers le tube 9 et le manchon 10. Elle est donc réalisée avec une pente montante (dans le sens du débit).

Conclusion

Il est possible, à moindres frais, d’apporter des améliorations considérablement avantageuses à votre compresseur, si vous acceptez de vous retrousser un peu les manches, le temps de faire un peu de plomberie.