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DETENDEUR DE FIN DE COURSE
POUR CONVERTISSEUR DE PRESSION A PISTONS
La présente invention a pour objet un détendeur de fin de course pour
convertisseur de pression à pistons.
Les amplificateurs ou réducteurs de pression à pistons sont généralement
constitués d'au moins un cylindre émetteur dans lequel peut se mouvoir un
piston
émetteur rigidement relié à au moins un piston récepteur pouvant se déplacer
dans un cylindre récepteur, les deux dits pistons se déplaçant sur la même
course
mais présentant une section différente. Chaque dit piston coopère avec un
cylindre et une culasse pour former un espace fermé et étanche de volume
variable. Le cylindre émetteur communique avec un circuit hydraulique
indépendant de celui du cylindre récepteur.
Les amplificateurs ou réducteurs de pression à pistons peuvent être utilisés
de
façon statique pour maintenir deux circuits ou deux volumes indépendants l'un
de
l'autre sous un rapport de pression constant sans que ne s'établisse
nécessairement un débit de fluide hydraLaique qui implique le déplacement du
piston émetteur et du piston récepteur.
Dans le cas des amplificateurs de pression à pistons qui convertissent un
débit de
fluide hydraulique en un débit de fluide hydraulique plus petit mais sous
pression
plus haute, ou dans le cas des ou réducteurs de pression à pistons
convertissant
un débit de fluide hydraulique en un débit de fluide hydraulique plus grand
mais
sous pression plus basse, le piston émetteur constitue un moteur hydraulique
qui
transforme un débit de fluide hydraulique en mouvement, ledit mouvement étant
communiqué au piston récepteur qui forme une pompe hydraulique de sorte à
transformer ledit mouvement en débit de fluide hydraulique. Pour augmenter la
pression, le piston émetteur doit être de plus grande section que le piston
récepteur, tandis que pour réduire ladite pression, le piston émetteur doit
présenter une section plus petite que celle du piston récepteur.
On note en ce cas que le cylindre émetteur comporte au moins une entrée et au
moins une sortie qui chacune peut être maintenue ouverte ou fermée par une
vanne tandis que le cylindre récepteur présente au moins une entrée qui
comporte
un clapet anti-retour permettant au fluide hydraulique d'entrer dans ledit
cylindre
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mais non d'en sortir, et au moins une sortie qui comporte un clapet anti-
retour
permettant au fluide hydraulique de sortir dudit cylindre mais non d'y entrer.
Lorsqu'un débit s'établit durablement au travers desdits amplificateurs ou
réducteurs à pistons, le fonctionnement de ces derniers est séquentiel car
lorsque
les pistons qu'ils comportent arrivent en fin de course, ces derniers doivent
retourner en début de course et inversement, et ceci aussi longtemps que
fonctionnent lesdits amplificateurs ou réducteurs. Ce fonctionnement
séquentiel
est responsable de pertes énergétiques indésirables dues à la compressibilité
du
fluide hydraulique, lesdites pertes étant proportionnellement d'autant plus
importantes que ledit fluide est compressible et que les pressions mises en
oeuvres sont élevées. A mêmes pressions de fonctionnement, lesdites pertes
sont
proportionnellement plus importantes S'il s'agit d'un réducteur de pression,
lesdites
pertes survenant principalement au niveau du cylindre émetteur dudit
réducteur.
En pratique, pour des pressions de quelques dizaines ou centaines de bars, le
rendement des amplificateurs ou réducteurs de pression à pistons reste élevé.
Lorsque ces derniers sont utilisés à des pressions encore plus élevées - par
exemple de l'ordre de mille bars voire plus - le taux de compression du fluide
hydraulique est accru ce qui détériore encore plus ledit rendement, même
lorsque
sont utilisés des fluides réputés peu compressibles comme l'huile ou l'eau.
En effet, de l'énergie est stockée lors de la compression du fluide
hydraulique, or
ladite énergie est ordinairement perdue en fin de course des pistons,
principalement du coté du piston émetteur. Ceci provient du fait que lorsque
ledit
piston arrive en fin de course, le cylindre émetteur dans le quel il se meut
est
entièrement rempli de fluide sous pression. Or, pour que ledit piston émetteur
puisse repartir en sens inverse, ii faut préalablement décomprimer ledit
fluide
contenu dans ledit cylindre. La perte énergétique provient de l'impossibilité
de
transformer l'énergie de compression dudit fluide en débit de fluide sous
pression
additionnel disponible en sortie du cylindre récepteur, sauf à décomprimer
dans
les mêmes proportions l'ensemble du circuit relié à la sortie dudit cylindre
récepteur, ce qui est rarement possible.
En pratique en effet, lorsque piston émetteur arrive en fin de course, on en
décomprime le cylindre émetteur dans un circuit basse pression sans
contrepartie
en production de travail, et l'énergie de compression stockée dans le fluide
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hydraulique est dissipée sous forme de chaleur. En fonction de l'application
considérée, cette perte rend peu pertinent remploi de réducteurs ou
amplificateurs
de pression
A ce titre, serait particulièrement intéressant de pouvoir récupérer cette
énergie
de compression, particulièrement s'agissant des amplificateurs ou réducteurs
de
pression à pistons opérant sous très hautes pressions.
Par exemple, le convertisseur de pression hydraulique réversible à vannes
tubulaires objet de la demande de brevet N 1358071 du 20 août 2013
appartenant au demandeur verrait son rendement énergétique notablement
augmenté si il coopérait avec des moyens de récupération de l'énergie de
compression du fluide hydraulique, quel que soit le contexte de mise en oeuvre
dudit convertisseur. On remarque d'ailleurs que si ledit convertisseur est
utilisé
pour réaliser des véhicules automobiles à transmission hybride hydraulique à
stockage-restitution d'huile sous pression, récupérer l'énergie de compression
du
fluide hydraulique dans ledit convertisseur devient particulièrement
avantageux et
permet de réduire la consommation de carburant au kilomètre desdits véhicules.
L'avantage énergétique induit par des moyens de récupération de l'énergie de
compression du fluide hydraulique bénéficierait également à tout
convertisseur,
amplificateur ou réducteur de pression séquentiel à pistons, quel que soit le
nombre de pistons émetteur(s) ou récepteur(s) qu'il comporte, et quel que soit
son
domaine d'application.
C'est donc pour améliorer le rendement des amplificateurs de pression,
réducteurs
de pression ou convertisseurs de pression à pistons que le détendeur de fin de
course pour convertisseur de pression à pistons selon l'invention propose,
selon le
mode de réalisation retenu :
e De transformer - lorsque le piston émetteur arrive en fin de course - une
fraction significative de l'énergie de compression du fluide hydraulique en
débit additionnel sortant du cylindre récepteur, sans induire de baisse
notable
de pression en sortie de ce dernier ;
e Une réalisation simple et un prix de revient modéré ;
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* Une grande robustesse et longévité ;
* Une capacité à opérer dans le domaine des très hautes pressions, jusqu'à
cieux mille bars et plus,
Les autres caractéristiques de la présente invention ont été décrites dans la
description et dans les revendications secondaires dépendantes directement ou
indirectement de ta revendication principale,
Le détendeur de fin de course selon l'invention, prévu pour un convertisseur
de
pression à pistons qui comprend au moins un cylindre émetteur dans lequel peut
se déplacer un piston moteur-émetteur de sorte à définir une chambre émettrice
de volume variable pouvant être mise en relation avec un conduit d'admission
d'émetteur par une vanne d'admission d'émetteur ou avec un conduit de
refoulement d'émetteur par une vanne de refoulement d'émetteur, ledit
convertisseur de pression comprenant également au moins un cylindre récepteur
dans lequel peut se déplacer un piston pompe-récepteur de sorte à définir une
chambre réceptrice également de volume variable, cette dernière pouvant
admettre un fluide hydraulique en provenance d'un conduit d'admission de
récepteur via un clapet d'admission de récepteur ou refouler ledit fluide dans
un
conduit de refoulement de récepteur via un clapet de refoulement de récepteur,
la
chambre émettrice et la chambre réceptrice étant chacune remplie d'un fluide
hydraulique, comprend :
* Au moins un cylindre émetteur de détente, rempli d'un fluide hydraulique, et
dans lequel peut se déplacer un piston moteur-émetteur de détente de sorte
définir une chambre émettrice de détente de volume variable qui communique
avec la chambre émettrice etiou au moins un cylindre émetteur de détente,
rempli d'un fluide hydraulique, et dans lequel peut se déplacer un piston
moteur-émetteur de détente de sorte à définir une chambre émettrice de
détente de volume variable qui communique avec la chambre réceptrice ;
* Au moins un cylindre récepteur de détente qui coopère avec le cylindre
émetteur de détente et dans lequel peut se déplacer un piston pompe
récepteur de détente de sorte à définir avec ledit cylindre récepteur une
chambre réceptrice de détente de volume variable remplie d'un fluide
hydraulique, ledit piston pompe-récepteur étant mécaniquement relié au piston
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moteur-émetteur de détente par une transmission à levier à effet progressif
agencée de telle sorte que quand le piston moteur-émetteur de détente est au
point mort haut, le piston pompe-récepteur de détente est au point mort bas et
inversement, tandis que le volume maximal de la chambre réceptrice de
5 détente est inférieur au volume maximal de la chambre émettrice de
détente ;
ta Au moins un clapet d'admission de récepteur de détente qui débouche dans la
chambre réceptrice de détente et qui permet à un fluide hydraulique contenu
dans un conduit d'admission de récepteur de détente d'entrer dans ladite
chambre réceptrice mais non d'en sortir:
eAu moins un clapet de refoulement de récepteur de détente qui débouche dans
la chambre réceptrice de détente et qui permet à un fluide hydraulique contenu
dans un conduit de refoulement de récepteur de détente de sortir de ladite
chambre réceptrice mais non d'y entrer ;
e Au moins un actionneur de déblocage de détente pouvant par contact ou
liaison mécanique mettre en mouvement la transmission à levier à effet
progressif ou débloquer cette dernière.
Le détendeur de fin de course suivant la présente invention comprend un
conduit
d'admission de récepteur de détente relié via le clapet d'admission de
récepteur
de détente à la chambre réceptrice de détente coopérant avec la chambre
émettrice de détente de volume variable qui communique avec la chambre
réceptrice qui est relié au conduit d'admission de récepteur tandis que le
conduit
de refoulement de récepteur de détente relié à la même dite chambre réceptrice
de détente est relié au conduit de refoulement de récepteur.
Le détendeur de fin de course suivant la présente invention comprend un
conduit
d'admission de récepteur de détente relié via le clapet d'admission de
récepteur
de détente à la chambre réceptrice de détente coopérant avec la chambre
émettrice de détente de voturne variable qui communique avec ia chambre
émettrice qui est relié au conduit de refoulement d'émetteur tandis que le
conduit
de refoulement de récepteur de détente relié à la même dite chambre réceptrice
de détente est relié - en amont de la vanne d'admission d'émetteur - au
conduit
d'admission d'émetteur.
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Le détendeur de fin de course suivant la présente invention comprend une
transmission à levier à effet progressif qui comporte un ressort de rappel des
pistons de détente qui tend à maintenir le piston moteur-émetteur de détente
au
voisinage de sa position où la chambre émettrice de détente présente le plus
petit
volume tandis que simultanément, ledit ressort permet de maintenir le piston
pompe-récepteur de détente au voisinage de sa position où la chambre
réceptrice
de détente présente le plus grand volume.
Le détendeur de fin de course suivant la présente invention comprend une
transmission à levier à effet progressif qui est constituée d'un arbre à
manivelle
pouvant tourner dans un palier d'arbre à manivelle et comportant une manivelle
de
piston émetteur de détente dont le maneton de manivelle est relié à un axe de
piston moteur-émetteur de détente aménagé dans le piston moteur-émetteur de
détente par une bielle de piston émetteur de détente dont la première
extrémité
est articulée autour dudit Maneton et dont la deuxième extrémité est articulée
autour dudit axe, l'arbre à manivelle coopérant avec des moyens de
transmission
secondaires de détente qui relient mécaniquement ledit arbre avec le piston
pompe-récepteur de détente.
Le détendeur de fin de course suivant la présente invention comprend des
moyens de transmission secondaires de détente qui sont constitués d'une roue
dentée de transmission de détente qui est solidaire en rotation de l'arbre à
manivelle et qui lorsqu'elle tourne entraîne en translation linéaire une
crémaillère
de transmission de détente reliée au piston pompe-récepteur de détente.
Le détendeur de fin de course suivant la présente invention comprend des
moyens de transmission secondaires de détente qui sont constitués d'une
manivelle de piston récepteur de détente solidaire en rotation de l'arbre à
manivelle et dont le maneton de manivelle est relié à un axe de piston pompe-
récepteur de détente aménagé dans le piston pompe-récepteur de détente par
une bielle de piston récepteur de détente dont la première extrémité est
articulée
autour dudit maneton et dont la deuxième extrémité est articulée dudit axe.
Le détendeur de fin de course suivant la présente invention comprend une
transmission à levier à effet progressif qui est constituée d'un arbre à cames
pouvant tourner dans un palier d'arbre à cames et comportant une came de
piston
émetteur de détente pouvant être maintenue en contact avec le piston moteur-
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émetteur de détente et une carne de piston récepteur de détente pouvant être
maintenue en contact avec le piston pompe-récepteur de détente.
Le détendeur de fin de course suivant la présente invention comprend un arbre
à
6 manivelle ou une manivelle de piston émetteur de détente ou une bielle de
piston
émetteur de détente ou une roue dentée de transmission de détente ou une
crémaillère de transmission de détente ou une manivelle de piston récepteur de
détente ou une bielle de piston récepteur de détente ou un arbre à cames ou
une
came de piston émetteur de détente ou une came de piston récepteur de détente
qui présente une butée-poussoir de déblocage de détente sur laquelle
l'actionneur
de déblocage de détente peut exercer une effort par l'intermédiaire d'un
toucheau
de déblocage de détente.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre
d'exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l'invention, les
caractéristiques qu'elle présente, et les avantages qu'elle est susceptible de
procurer.
Figure I illustre de façon schématique le détendeur de fin de course pour
convertisseur de pression à pistons suivant la présente invention tel qu'il
peut être
prévu pour coopérer avec un convertisseur de pression à pistons à une seule
chambre émettrice et une seule chambre réceptrice, ledit convertisseur étant
mis
en oeuvre pour convertir un débit de fluide hydraulique sous haute pression
issu
d'un réservoir de fluide haute-pression en un débit de fluide hydraulique
moyenne-
pression, et ceci, pour entrainer un moteur hydraulique moyenne-pression
couplé
à un générateur d'électricité.
Figure 2 illustre de façon schématique le détendeur de fin de course pour
convertisseur de pression à pistons suivant la présente invention tel qu'il
peut être
prévu pour coopérer avec un convertisseur de pression à pistons à deux
chambres émettrices et deux chambres réceptrices, ledit convertisseur étant
mis
en oeuvre pour convertir un débit de fluide hydraulique sous haute pression
issu
d'un réservoir de fluide haute-pression en un débit de fluide hydraulique
moyenne-
pression, et ceci, pour entrainer un moteur hydraulique moyenne-pression
couplé
à un générateur d'électricité.
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Figures 3 et 4 sont des coupes schématiques illustrant le fonctionnement du
détendeur de fin de course pour convertisseur de pression à pistons suivant la
présente invention et selon une variante où la transmission à levier à effet
progressif est constituée d'un arbre à manivelle comportant une manivelle de
piston émetteur de détente dont le maneton de manivelle est relié à un axe de
piston moteur-émetteur de détente aménagé dans le piston moteur-émetteur de
détente par une bielle de piston émetteur de détente, ledit arbre à manivelle
coopérant avec des Moyens de transmission secondaires de détente notamment
constitués d'une roue dentée de transmission de détente et d'une crémaillère
de
transmission de détente.
Figures 5 et 6 sont des coupes schématiques illustrant le fonctionnement du
détendeur de fin de course pour convertisseur de pression à pistons suivant la
présente invention et selon une variante où la transmission à levier à effet
progressif est constituée d'un arbre à manivelle comportant une manivelle de
piston émetteur de détente dont le maneton de manivelle est relié à un axe de
piston moteur-émetteur de détente aménagé dans le piston moteur-émetteur de
détente par une bielle de piston émetteur de détente, ledit arbre à manivelle
coopérant avec des moyens de transmission secondaires de détente notamment
constitués d'une manivelle de piston récepteur de détente dont le maneton de
manivelle est relié à un axe de piston pompe-récepteur de détente aménagé dans
le piston pompe-récepteur de détente par une bielle de piston récepteur de
détente.
Figures 7 et 8 sont des coupes schématiques illustrant le fonctionnement du
détendeur de fin de course pour convertisseur de pression à pistons suivant la
présente invention et selon une variante où la transmission à levier à effet
progressif est constituée d'un arbre à cames comportant une came de piston
émetteur de détente pouvant être maintenue en contact avec le piston moteur-
émetteur de détente, et une came de piston récepteur de détente pouvant être
maintenue en contact avec le piston pompe-récepteur de détente.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
On a montré en figures 1 à 8 le détendeur de fin de course 1 pour
convertisseur
de pression à pistons 2 lequel comprend au moins un cylindre émetteur 3 dans
lequel peut se déplacer un piston moteur-émetteur 7 de sorte à définir une
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chambre émettrice 9 de volume variable pouvant être mise en relation avec un
conduit d'admission d'émetteur 22 par une vanne d'admission d'émetteur 18 ou
avec un conduit de refoulement d'émetteur 23 par une vanne de refoulement
d'émetteur 19, ledit convertisseur de pression 2 comprenant également au moins
un cylindre récepteur 4 dans lequel peut se déplacer un piston pompe-récepteur
8
de sorte à définir une chambre réceptrice 10 également de volume variable,
cette
dernière pouvant admettre un fluide hydraulique en provenance d'un conduit
d'admission de récepteur 24 via un clapet d'admission de récepteur 20 ou
refouler
ledit fluide dans un conduit de refoulement de récepteur 25 via un clapet de
refoulement de récepteur 21, la chambre émettrice 9 et la chambre réceptrice
10
étant chacune remplie d'un fluide hydraulique.
On voit sur les figures 1 et 2 que le détendeur de fin de course 1 suivant
l'invention comporte au moins un cylindre émetteur de détente 12, rempli d'un
fluide hydraulique, et dans lequel peut se déplacer un piston moteur-émetteur
de
détente 14 de sorte à définir une chambre émettrice de détente 16 de volume
variable qui communique avec la chambre réceptrice 10.
A titre de variante non représentée pouvant se substituer ou s'ajouter à la
précédente le détendeur de fin de course 1 comporte au moins un cylindre
émetteur de détente 12, rempli d'un fluide hydraulique, et dans lequel peut se
déplacer un piston moteur-émetteur de détente 14 de sorte à définir une
chambre
émettrice de détente 16 de volume variable qui communique avec la chambre
émettrice 9.
On note que la chambre émettrice de détente 16 peut communiquer - selon le cas
¨ soit avec la chambre émettrice 9 soit avec la chambre réceptrice 10 par
l'intermédiaire d'un conduit aménagé dans une culasse de cylindre émetteur de
détente 44 coiffant te cylindre émetteur de détente 12, ou simplement parce
que le
cylindre émetteur de détente 12 débouche directement soit dans la chambre
émettrice 9 soit dans la chambre réceptrice 10. Dans ce dernier cas, ledit
cylindre
émetteur 12 ne comporte pas de culasse de cylindre émetteur de détente 44 et
peut respectivement déboucher au niveau de la surface interne d'une culasse de
cylindre émetteur 5 coiffant le cylindre émetteur 3 ou au niveau de la surface
interne d'une culasse de cylindre récepteur 6 coiffant le cylindre récepteur
4.
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On remarque également sur les figures 1 à 8 que le détendeur de fin de course
1
suivant l'invention comporte au moins un cylindre récepteur de détente 13 qui
coopère avec le cylindre émetteur de détente 12 et dans lequel peut se
déplacer
un piston pompe-récepteur de détente 15 de sorte à définir avec ledit cylindre
5 récepteur 13 une chambre réceptrice de détente 17 de volume variable
remplie
d'un fluide hydraulique, ledit piston pompe-récepteur 15 étant mécaniquement
relié au piston moteur-émetteur de détente 14 par une transmission à levier à
effet
progressif 11 agencée de telle sorte que quand le piston moteur-émetteur de
détente 14 est au point mort haut> le piston pompe-récepteur de détente 15 est
au
10 point mort bas et inversement, tandis que le volume maximal de la
chambre
réceptrice de détente 17 est inférieur au volume maximal de la chambre
émettrice
de détente 16.
On note que la transmission à levier à effet progressif 11 définit entre le
piston
moteur-émetteur de détente 14 et le piston pompe-récepteur de détente 15 un
rapport de transmission tel, que lorsque ledit piston moteur-émetteur 14 est
placé
en son point mort haut et qu'en conséquence le volume de chambre émettrice de
détente 16 est minimal, ledit piston moteur-émetteur 14 ne peut ¨ malgré la
pression du fluide hydraulique à laquelle il est exposé ¨ se mouvoir et
entraîner de
ce fait le piston pompe-récepteur de détente 15, tandis que plus le piston
moteur-
émetteur de détente 14 est éloigné dudit point mort haut, plus l'effort qu'il
est en
mesure de transmettre au piston pompe-récepteur de détente 15 est important,
de
même que sa capacité à mouvoir ledit piston pompe-récepteur 15. On note en
outre que le piston moteur-émetteur de détente 14 etiou le piston pompe
récepteur de détente 15 peut comporter au moins un joint et/ou au moins un
segment d'étanchéité.
Les figures 1 à 8 montrent que le détendeur de fin de course 1 suivant
l'invention
comprend au moins un clapet d'admission de récepteur de détente 26 qui
débouche dans la chambre réceptrice de détente 17 et qui permet à un fluide
hydraulique contenu dans un conduit d'admission de récepteur de détente 28
d'entrer dans ladite chambre réceptrice 17 mais non d'en sortjr.
Les figures 1 à 8 montrent également que le détendeur de fin de course 1
comporte au moins un clapet de refoulement de récepteur de détente 27 qui
débouche dans la chambre réceptrice de détente 17 et qui permet à un fluide
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hydraulique contenu dans un conduit de refoulement de récepteur de détente 29
de sortir de ladite chambre réceptrice 17 mais non d'y entrer.
On remarque d'ailleurs, que le clapet d'admission de récepteur de détente 26
et/ou le clapet de refoulement de récepteur de détente 27 peut être aménagé
dans
une culasse de cylindre récepteur de détente 45 qui obture une extrémité du
cylindre récepteur de détente 13 ou dans l'extrémité fermée dudit cylindre 13
si
celui-ci est borgne.
On remarque en figures 1 à 8 que le détendeur de fin de course 1 suivant
l'invention comprend aussi au moins un actionneur de déblocage de détente 30
pouvant par contact ou liaison mécanique mettre en mouvement la transmission à
levier à effet progressif 11 ou débloquer cette dernière de sorte à mettre en
mouvement le piston moteur-émetteur de détente 14 et le piston pompe-récepteur
de détente 15 lorsque le: piston moteur-émetteur de détente 14 est placé en
son
point mort haut ou au voisinage de ce dernier, et ceci afin par exemple
d'atteindre
un rapport de transmission entre lesdits pistons 14, 15 suffisant pour que le
piston
moteur-émetteur de détente 14 puisse poursuivre sa course sans l'aide de
l'actionneur de déblocage de détente 30.
Il convient de préciser que l'actionneur de déblocage de détente 30 peut être
hydraulique, électro-hydraulique, électrique, pneumatique, ou de façon
générale,
de tout type connu de l'homme de l'art. En outre, l'actionneur de déblocage de
détente 30 peut être commandé par un calculateur de gestion du convertisseur
de
pression 55 qui gère ou coopère à aérer le fonctionnement du convertisseur de
pression à pistons 2.
Comme l'illustrent les figures 1 et 2, le conduit d'admission de récepteur de
détente 28 relié via le clapet d'admission de récepteur de détente 26 à la
chambre
réceptrice de détente 17 coopérant avec la chambre émettrice de détente 16 de
volume variable qui communique avec la chambre réceptrice 10 peut être relié
au
conduit d'admission de récepteur 24 tandis que le conduit de refoulement de
récepteur de détente 29 relié à la même dite chambre réceptrice de détente 17
peut être relié au conduit de refoulement de récepteur 25.
Selon une configuration non-illustrée par les figures, le conduit d'admission
de
récepteur de détente 28 relié via le clapet d'admission de récepteur de
détente 26
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à la chambre réceptrice de détente 17 coopérant avec la chambre émettrice de
détente 16 de volume variable qui communique avec la chambre émettrice 9 peut
être relié au conduit de refoulement d'émetteur 23 tandis que le conduit de
refoulement de récepteur de détente 29 relié à la même dite chambre réceptrice
de détente 17 peut être relié - en amont de fa vanne d'admission d'émetteur 18
-
au conduit d'admission d'émetteur 22.
Sur les figures 3 à 8, on voit que la transmission à levier à effet progressif
11 peut
comporter un ressort de rappel des pistons de détente 33 qui tend à maintenir
le
piston moteur-émetteur de détente 14 au voisinage de sa position où la chambre
émettrice de détente 16 présente le plus petit volume tandis que
simultanément,
ledit ressort 33 permet de maintenir le piston pompe-récepteur de détente 15
au
voisinage de sa position où la chambre réceptrice de détente 17 présente le
plus
grand volume, ledit ressort 33 pouvant être de torsion, de flexion, de
traction ou de
compression et être de tout type connu de l'homme de l'art.
Les figures 3 à 6 montrent quant à elles que selon le détendeur de fin de
course 1
suivant l'invention, la transmission à levier à effet progressif 11 peut être
constituée d'un arbre à manivelle 46 pouvant tourner dans un palier d'arbre à
manivelle 47 et comportant une manivelle de piston émetteur de détente 35 dont
le maneton de manivelle 48 est relié à un axe de piston moteur-émetteur de
détente 49 aménagé dans le piston moteur-émetteur de détente 14 par une bielle
de piston émetteur de détente 34 dont la première extrémité est articulée
autour
dudit maneton 48 et dont la deuxième extrémité est articulée autour dudit axe
49,
l'arbre à manivelle 46 coopérant Avec des moyens de transmission secondaires
de détente 51 qui relient mécaniquement ledit arbre 46 avec le piston pompe-
récepteur de détente 15.
Les figures 3 et 4 montrent que les moyens de transmission secondaires de
détente 51 peuvent être constitués d'une roue dentée de transmission de
détente
36 qui est solidaire en rotation de l'arbre à manivelle 46 et qui lorsqu'elle
tourne
entraîne en translation iinéaire une crémailiere de transmission de détente 37
reliée au piston pompe-récepteur de détente 15 directement ou par
l'intermédiaire
d'une jambe de poussée de piston récepteur de détente 39.
On note que la crémaillère de transmission de détente 37 peut être guidée,
notamment par au moins un galet de guidage de crémaillère de détente 38.
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Selon la configuration particulière exposée en figures 5 et 6, les moyens de
transmission secondaires de détente 51 peuvent être constitués d'une manivelle
de piston récepteur de détente 40 solidaire en rotation de l'arbre à manivelle
46 et
dont le maneton de manivelle 48 est rené à un axe de piston pompe-récepteur de
détente 50 aménagé dans le piston pompe-récepteur de détente 15 par une bielle
de piston récepteur de détente 41 dont la première extrémité est articulée
autour
dudit maneton 48 et dont la deuxième extrémité est articulée autour dudit axe
50.
On conçoit aisément que, selon une variante non-représentée, les moyens de
transmission secondaires de détente 51 peuvent également être constitués d'une
came solidaire en rotation de l'arbre à manivelle 46 et pouvant être maintenue
en
contact avec le piston pompe-récepteur de détente 15.
A titre de variante exposée en figures 7 et 8, la transmission à levier à
effet
progressif 11 peut être constituée d'un arbre à cames 52 pouvant tourner dans
un
palier d'arbre à cames 53 et comportant une came de piston émetteur de détente
42 pouvant être maintenue en contact avec le piston moteur-émetteur de détente
14 et une came de piston récepteur de détente 43 pouvant être maintenue en
contact avec le piston pompe-récepteur de détente 15.
En alternative non-représentée, la came de piston récepteur de détente 43 peut
être remplacée par une manivelle solidaire en rotation de l'arbre à carnes 52,
ladite manivelle comportant une maneton relie à un axe aménagé dans le piston
pompe-récepteur de détente 15 par une bielle dont la première extrémité est
articulée autour dudit maneton et dont la deuxième extrémité est articulée
autour
dudit axe.
On note que l'arbre à manivelle 46 ou la manivelle de piston émetteur de
détente
35 ou la bielle de piston émetteur de détente 34 ou la roue dentée de
transmission
de détente 36 ou la crémaillère de transmission de détente 37 ou la manivelle
de
piston récepteur de détente 40 ou la bielle de piston récepteur de détente 41
ou
l'arbre à cames 52 ou la carne de piston émetteur de détente 42 ou la came de
piston récepteur de détente 43 peut présenter une butée-poussoir de déblocage
de détente 32 sur laquelle l'actionneur de déblocage de détente 30 peut
exercer
une effort par l'intermédiaire d'un toucheau de débiocaoe de détente 31 pour
mettre en mouvement au moment opportun le piston moteur-émetteur de détente
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14 et le piston pompe-récepteur de détente 15 lorsque le piston moteur-
émetteur
de détente 14 est placé en son point mort haut ou au voisinage de ce dernier.
On remarque que les figures 1 à 8 montrent une variante selon laquelle la
butée-
poussoir de déblocage de détente 32 est prévue sur la manivelle de piston
émetteur de détente 35.
FONCTIONNEMENT DE L'INVENTION:
A partir de la description qui précède et en relation avec les figures 1 à 8,
on
comprend le fonctionnement du détendeur de fin de course 1 pour convertisseur
de pression hydraulique 2 suivant la présente invention.
On a choisi ici d'illustrer le fonctionnement dudit détendeur 1 en utilisant
ce dernier
pour récupérer "énergie de compression d'un fluide hydraulique mis en oeuvre
dans un convertisseur de pression à pistons 2 utilisé comme réducteur de
pression dont deux configurations sont schématiquement représentées en figures
1 et 2. Pour plus de simplicité, nous considérerons principalement le schéma
de la
figure 1 qui expose un convertisseur de pression à pistons 2 à une seule
chambre
émettrice 9 et une seule chambre réceptrice 10.
L'application qu'illustre la figure 1 a pour objectif de convertir de
l'énergie stockée
sous forme d'azote comprimé dans un réservoir de fluide haute-pression 58 en
électricité au moyen d'un générateur d'électricité 62 entraîné par un moteur
hydraulique moyenne-pression 59. L'azote comprimé communique sa pression à
un fluide hydrauliqUe pouvant notamment circuler dans les conduits 64.
Pour tenir l'objectif défini, on a donc intercalé entre le réservoir de fluide
haute
pression 58 et le moteur hydratAigue moyenne-pression 59 un convertisseur de
pression à pistons 2 qui transforme un débit haute-pression de fluide
hydraulique
sortant dudit réservoir 58 en un débit moyenne-pression de fluide hydraulique,
ce
dernier entrant dans le moteur hydraulique moye:nne-pression 59 via un conduit
d'entrée du moteur hydraulique 60. Pour filtrer les pulsations générées par le
fonctionnement du convertisseur de pression à pistons 2> on remarque que le
conduit d'entrée du moteur hydraulique 60 comporte - selon cet exemple -
un
réservoir de fluide moyenne-pression 57,
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On comprend au vu de la figure 1 que pour générer un débit moyenne-pression de
fluide hydraulique entrant dans le moteur hydraulique moyenne-pression 59, il
faut
mettre en communication le réservoir de fluide haute-pression 58 avec la
chambre
émettrice 9. Pour cela, le calculateur de gestion du convertisseur de pression
55
5 ouvre la vanne d'admission d'émetteur 18 qui permet au fluide hydraulique
contenu dans le réservoir de fluide haute-pression 58 d'entrer dans la chambre
émettrice 9 via le conduit d'admission d'émetteur 22. Toutefois, ledit
calculateur 55
empêche simultanément ledit fluide de sortir de ladite chambre 9 pour aller
vers le
réservoir de fluide basse-pression de sortie d'émetteur 56, ledit calculateur
55
10 maintenant pour cela la vanne de refoulement d'émetteur 19 fermée.
Ainsi, le
fluide hydraulique sous haute pression en provenance dudit réservoir 58 peut
pousser sur le piston moteur-émetteur 7, lequel se déplace dans le sens d2, ce
qui a pour effet de déplacer le piston pompe-récepteur 8 dans le même sens,
sur
la même distance et à la même vitesse.
En se déplaçant dans le sens d2, le piston pompe-récepteur 8 comprime le
fluide
hydraulique que renferme la chambre réceptrice 10, ce qui a pour effet
d'expulser
ledit fluide dans le conduit de refoulement de récepteur 25 via le clapet de
refoulement de récepteur 21. Ledit fluide est alors acheminé par un conduit 64
jusqu'au conduit d'entrée du moteur hydraulique 60 ce q:ui a pour effet de
mettre
en rotation le moteur hydraulique moyenne-pression 59 et par conséquent, le
générateur d'électricité 62, lequel produit de l'électricité.
Le capteur de position des pistons de convertisseur de pression 54 retourne en
permanence la position du piston pompe-récepteur 8 au calculateur de gestion
du
convertisseur de pression 55. Lorsque le piston pompe-récepteur 8 arrive à
proximité de la culasse de cylindre récepteur 6, ledit calculateur 55 ferme la
vanne
d'admission d'émetteur 18 de sorte à stopper le déplacement du piston pompe-
récepteur 8 dans le sens d2 avant qu'il ne touche ladite culasse 6, et de
sorte que
ledit piston 8 reste à une certaine distance de la dite culasse 8.
Avant que le piston moteur-émetteur 7 et le piston pompe-récepteur 8 ne
puissent
repartir en sens inverse dans le sens dl, il est avantageux de décomprimer la
chambre émettrice 9. Si l'on en reste à ce que permet l'état de l'art et de la
technique, le calculateur de gestion du convertisseur de pression 55 devrait à
ce
stade ouvrir la vanne de refoulement d'émetteur 19 pour décomprimer ladite
chambre 9 dans le réservoir de fluide basse-pression de sortie d'émetteur 56,
ce
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qui aurait pour effet de dissiper l'énergie de compression du fluide
hydraulique
contenu dans la chambre émettrice 9, ladite énergie ne pouvant définitivement
plus être transformée en débit additionnel de fluide hydraulique sortant du
conduit
de refoulement de récepteur 25.
C'est pour éviter cette perte énergétique qu'a ce stade, le détendeur de fin
de
course 1 pour convertisseur de pression à pistons 2 suivant ia présente
invention
prévoit que le calculateur de gestion du convertisseur de pression 55 n'ouvre
pas
encore la vanne de refoulement d'émetteur 19 de sorte que ledit détendeur 1
puisse produire ses effets et récupérer l'énergie de compression du fluide
hydraulique contenu dans la chambre émettrice 9.
Pour cela, immédiatement après avoir fermé la vanne d'admission d'émetteur 18,
le calculateur de gestion du convertisseur de pression 65 alimente
l'actionneur de
déblocage de détente 30 en courant électrique, ce qui a pour effet de mettre
en
mouvement la transmission a levier à effet progressif 11 et par conséquent, de
mettre en mouvement le piston moteur-émetteur de détente 14 et le piston pompe-
récepteur de détente 15, le piston moteur-émetteur de détente 14 étant
jusqu'alors
stationné en son point mort haut.
Pour détailler le fonctionnement du détendeur de fin de course 1 selon
l'invention,
on a choisi ici le mode de réalisation de la transmission à levier à effet
progressif
11 qui est représenté en figures 3 et 4.
La figure 3 montre l'état dans lequel se trouvait le détendeur de fin de
course 1
selon l'invention tant que le piston moteur-émetteur 7 et le piston pompe-
récepteur
8 se déplaçaient dans le sens d2. On remarque que piston moteur-émetteur de
détente 14 restait bloqué en son point mort haut car la pression que le fluide
hydraulique contenu dans la chambre réceptrice 10 exerçait sur ledit piston 14
tendait à faire tourner l'arbre à manivelle 46 dans le sens inverse des
aiguilles
d'une montre. Que le piston moteur-émetteur de détente 14 restât bloqué est dû
au fait que - selon cet exemple particulier de réalisation illustré en figure
3 et 4 -
lorsque ledit piston 14 est stationné en son point mort haut, l'axe de
rotation du
maneton de manivelle 48 est sensiblement desallané vers le bas par rapport à
la
droite qui relie l'axe de rotation de l'axe de piston moteur-émetteur de
détente 49
et l'axe de rotation de l'arbre à manivelle 46, tandis que le centre de
rotation de
l'axe de piston moteur-émetteur de détente 49 et l'axe du cylindre émetteur de
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détente 12 sont perpendiculaires et sécants, et qu'il en est de même pour
l'axe de
rotation de l'arbre à manivelle 46 et ledit axe dudit cylindre 12.
On remarque - toujours en figure 3 - qu'il était également impossible au
piston
moteur-émetteur de détente 14 de faire tourner davantage l'arbre à manivelle
46
dans le sens inverse des aiguilles d'une montre car la butée-poussoir de
déblocage de détente 32 que comporte la manivelle de piston émetteur de
détente
35 butait sur le toucheau de déblocage de détente 31, ce dernier étant
maintenu
en position stationnaire par l'actionneur de déblocage de détente 30.
On remarque également - outre ce qui vient d'être exposé ¨ que le ressort de
rappel des pistons de détente 33 tend à faire tourner l'arbre à manivelle 46
dans le
sens inverse des aiguilles d'une montre et donc, à maintenir la butée-poussoir
de
déblocage de détente 32 au contact du toucheau de déblocage de détente 31.
On comprend au vu des figures 3 et 4 que dès que le calculateur de gestion du
convertisseur de pression 55 alimente l'actionneur de déblocage de détente 30
en
courant électrique, ledit actionneur 30 repousse le toucheau de déblocage de
détente 31 qui, en poussant à son tour sur la butée-poussoir de déblocage de
détente 32 que comporte la manivelle de piston émetteur de détente 35, fait
tourner l'arbre à manivelle 46 de quelques degrés dans le sens des aiguilles
d'une
montre de sorte à faire passer le désalignement de l'axe de rotation du
maneton
de manivelle 48 d'au-dessous à au-dessus de la droite qui relie l'axe de
rotation
de l'axe de piston moteur-émetteur de détente 49 et l'axe de rotation de
l'arbre à
manivelle 46.
Il résulte de ceci que la poussée que produit le piston moteur-émetteur de
détente
14 sous l'effet de la pression du fluide hydraulique que renferme la chambre
réceptrice 10 - ladite pression étant répercutée à la chambre émettrice de
détente
16 ces deux dites chambres 10 et 16 étant communicantes - tend désormais à
faire tourner l'arbre à manivelle 46 dans le sens des aiguilles d'une montre,
ce qui
devient possible car seuls le piston pompe-récepteur de détente 15 et le
ressort
de rappel des pistons de détente 33 tendent désormais à s'opposer à cette
rotation sans toutefois pouvoir l'empêcher.
Rappelons que la vanne d'admission d'émetteur 18 et la vanne de refoulement
d'émetteur 19 étant toutes deux fermées, le piston moteur-émetteur 7 et le
piston
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pompe-récepteur 8 sont temporairement à l'arrêt. Corrélativement, tant que le
piston moteur-émetteur de détente 14 est au voisinage de son point mort haut,
la
pression régnant dans la chambre émettrice 9 correspond approximativement à la
pression régnant dans le réservoir de fluide haute-pression 58 cependant que
la
pression régnant dans la chambre réceptrice 10 est équivalente à la pression
qui
régnait jusqu'alors dans le conduit d'entrée du moteur hydraulique 60.
C'est à ce stade que le rôle du détendeur de fin de course 1 pour
convertisseur de
pression à pistons 2 suivant la présente invention devient déterminant car
ledit
détendeur 1 va décomprimer la chambre émettrice 9 et la chambre réceptrice 10
et utiliser cette décompression pour générer un débit de fluide hydraulique
additionnel disponible au niveau du conduit d'entrée du moteur hydraulique 60,
la
pression dudit fluide étant sensiblement équivalente à celle qui régnait dans
ledit
conduit 60 lorsque le piston moteur-émetteur 7 et le piston pompe-récepteur 8
se
déplaçaient jusqu'ici dans le sens d2,
On remarque en figures 3 et 4 que le piston moteur-émetteur de détente 14
expose à la pression du fluide hydraulique une section très supérieure à celle
qu'expose le piston pompe-récepteur de détente 15.
On remarque - toujours sur les mêmes figures - que le rapport de transmission
entre le piston moteur-émetteur de détente 14 et le piston pompe-récepteur de
détente 15 est grand voire infiniment grand lorsque ledit piston moteur-
émetteur
14 est placé sur ou à proximité de son point mort haut, et petit lorsque ledit
piston
moteur-émetteur 14 est positionné au point mort bas. On remarque aussi
qu'avantageusement, la course complète du piston moteur-émetteur de détente
14 ne s'opère que sur un quart de tour de l'arbre à manivelle 46.
Ce rapport de transmission décroissant provient - de première part - du
système
que constituent la bielle de piston émetteur de détente 34 et la manivelle de
piston
émetteur de détente 35 ledit système offrant un bras de levier court voire
infiniment court au piston moteur-émetteur de détente 14 pour faire tourner
l'arbre
à manivelle 46 lorsque ledit piston 14 est sur ou à proximité de son point
mort
haut, ledit bras de levier devenant maximal lorsque ledit piston 14 est en son
point
mort bas. Ce rapport de transmission décroissant provient - de deuxième part -
du
fait que contrairement au piston moteur-émetteur de détente 14, l'entraînement
en
translation linéaire du piston pompe-récepteur de détente 15 par l'arbre à
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manivelle 46 s'opère à levier constant puisque les moyens de transmission
secondaires de détente 51 dont il est question sont constitués - selon cet
exemple
de réalisation non limitatif ¨ d'une roue dentée de transmission de détente 36
entraînant une crémaillère de transmission de détente 37.
La différence de section et le rapport de transmission variable entre le
piston
moteur-émetteur de détente 14 et le piston pompe-récepteur de détente 15
permettent de détendre le fluide hydraulique contenu dans la chambre émettrice
9
et la chambre réceptrice 10 dans les conditions recherchées c'est à dire, en
utilisant cette détente pour générer un débit de fluide hydraulique moyenne-
pression additionnel disponible au niveau du conduit d'entrée du moteur
hydraulique 60.
Au début de la détente - c'est à dire lorsque le piston moteur-émetteur de
détente
14 est au voisinage de son point mort haut - la pression régnant dans la
chambre
réceptrice 10 est sensiblement égale à la pression recherchée au niveau du
conduit d'entrée du moteur hydraulique 60. L'effort qu'exerce la pression
régnant
dans la chambre réceptrice 10 sur le piston moteur-émetteur de détente 14 est -
par exemple - dix fois supérieur à celui qu'il faut exercer sur le piston
pompe-
récepteur de détente 15 pour que ce dernier produise la pression recherchée
dans
la chambre réceptrice de détente 17. Toutefois, le rapport instantané de
transmission entre le piston moteur-émetteur de détente 14 et le piston pompe-
récepteur de détente 15 est ¨ par exemple ¨ de un sur dix. En ce cas, le
piston
pompe-récepteur de détente 15 pressurise bien la chambre réceptrice de détente
17 avec laquelle il coopère à la pression recherchée, de sorte qu'il commence
à
expulser de ladite chambre réceptrice 17 le fluide hydraulique qu'elle
contient
dans le conduit de refoulement de récepteur de détente 29 via le clapet de
refoulement de récepteur de détente 27.
A ce stade, le piston moteur-émetteur 7 et le piston pompe-récepteur 8
commencent à avancer sensiblement dans le sens d2 sous l'effet de la détente
de
chambre émettrice 9.
Au fur et à mesure que se détend la chambre émettrice 9, le piston moteur-
émetteur de détente 14 se déplace en direction de son point mort bas tandis
que
décroît la pression qu'il reçoit du fluide hydraulique en provenance de la
chambre
réceptrice 10. Ce faisant, le rapport de transmission entre ledit piston 14 et
le
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piston pompe-récepteur de détente 15 croît pour arriver approximativement à un
lorsque le piston moteur-émetteur de détente 14 atteint son point mort bas.
Ainsi, alors que la pression régnant dans la chambre émettrice 9 et la chambre
5 réceptrice 10 chutait, la pression du fluide hydraulique expulsé de la
chambre
réceptrice de détente 17 par le piston pompe-récepteur de détente 15 via le
clapet
de refoulement de récepteur de détente 27 restait relativement constante.
Comme
le débit entrant dans le moteur hydraulique moyenne-pression 59 est resté
constant durant cette séquence, la vitesse de rotation de arbre à manivelle 46
10 s'est accrue corrélativement à la décompression des chambres émettrice 9
et
réceptrice 10, ladite décompression ayant également engendré un déplacement
dans le sens d2 et sur une courte distance du piston moteur-émetteur 7 et du
piston pompe-récepteur 8.
15 Une fois la chambre émettrice 9 et la chambre réceptrice 10
décomprimées, le
calculateur de gestion du convertisseur de pression 55 peut ouvrir la vanne de
refoulement d'émetteur 19. H en résulte que le piston moteur-émetteur 7 et le
piston pompe-récepteur 8 se dépiacent rapidement dans le sens dl sous l'effet
de
la pression qu'exerce le fluide hydraulique contenu dans le réservoir de
fluide
20 basse-pression d'entrée de récepteur 63 sur toute la section du piston
pompe-
récepteur 8, via le clapet d'admission de récepteur 20. Lorsque le piston
moteur
émetteur 7 arrive à proximité de la culasse de cylindre émetteur 5, le
calculateur
de gestion du convertisseur de pression 55 ferme la vanne de refoulement
d'émetteur 19 et le piston moteur-émetteur 7 et le piston pompe-récepteur 8
cessent de se déplacer dans le sens dl
Ce faisant, le ressort de rappel des pistons de détente 33 ramène le piston
moteur-émetteur de détente 14 au point mort haut, et ramène la butée-poussoir
de
déblocage de détente 32 au contact du toucheau de déblocage de détente 31.
Simultanément, le piston pompe-récepteur de détente 15 revient en son point
mort
bas en aspirant - via le clapet d'admission de récepteur de détente 26 - du
fluide
hydrauhque provenant du réservoir de fluide basse-pression d'entrée de
récepteur
63 de sorte à remplir la chambre réceptrice de détente 17.
Ainsi, le piston moteur-émetteur 7 et le piston pompe-récepteur 8 du
convertisseur
de pression à pistons 2 sont à prêts à effectuer une nouvelle course dans le
sens
d2 pour convertir le débit haute-pression de fluide hydraulique sortant du
réservoir
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de fluide haute-pression 58 en un débit moyenne-pression de fluide hydraulique
entrant dans le moteur hydraulique moyenne-pression 59 avant d'en ressortir
via
le conduit de sortie du moteur hydraulique 61 pour finalement déboucher dans
une
bâche à fluide hydraulique 65.
En outre, le détendeur de fin de course 1 selon l'invention est à nouveau prêt
à
décomprimer la chambre émettrice 9 et à récupérer l'énergie de compression du
fluide hydraulique contenu dans ladite chambre 9 lorsque le piston pompe-
récepteur 8 arrivera de nouveau à proximité de la culasse de cylindre
récepteur 6.
On comprend aisément le fonctionnement apparenté des variantes du détendeur
de fin de course 1 pour convertisseur de pression à pistons 2 selon
l'invention
telles qu'illustrées en figures 5 à 8. On conçoit également aisément toute
application possible dudit détendeur 1 qu'il s'agisse de celle exposée en
figure 2,
ou de toute autre, sans limitation, qu'elle soit ou non appliquée à un
convertisseur
de pression ou à toute autre machine connue ou non de l'homme de l'art et qui
trouve avec le détendeur de fin de course 1 selon l'invention une solution à
la
récupération de J'énergie de compression contenue dans tout fluide liquide ou
gazeux.
doit être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre
d'exemple et quelle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne
sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre
équivalent.
