Compresseur d'air à propulsion humaine et système de stockage d'énergie

Par Andy Lagzdins, initialement publié par Low-Tech Magazine

15 août 2023

Andy Lagzdins a construit et documenté un compresseur d'air à pédale pour faire fonctionner les outils électriques de son atelier de motos.

Quand je regarde dans mon magasin de motos, les outils pneumatiques sont partout. Des outils portatifs tels que les pistolets à percussion, les ponceuses, les cisailles, les scies et les meuleuses aux gros équipements, notamment une cabine de sablage et une machine à pneus ; l’air est un élément essentiel pour accomplir une grande variété de tâches.

Le compresseur d'air que j'utilise depuis les années 1990 utilise un moteur électrique de 220 V et 7 ch pour faire tourner une pompe à air à deux étages à 800 tr/min, qui remplit le réservoir de 80 gallons à 150 psi en cinq minutes environ. C'est une machine très fiable, au point que j'y pense presque jamais. Ce n'est qu'en cas de panne de courant que je réalise à quel point je compte sur un approvisionnement en air comprimé disponible.

Dans un monde en évolution rapide où une énergie peu coûteuse et fiable n’est plus une évidence, j’ai décidé de construire un système pour remplir mes réservoirs d’air sans utiliser d’électricité ou de carburant. Ma conception serait exempte de tout type d'électronique et, avec un minimum d'entretien, les composants devraient durer toute une vie. Je voulais utiliser autant de pièces d'occasion que possible, dans le but de réduire les coûts et d'inspirer le recyclage et la réutilisation.

La première chose à faire était de trouver un réservoir d’air. J'ai trouvé un compresseur d'air Ingersoll Rand de 80 gallons fabriqué en 1952. J'ai retiré la pompe à air et le moteur électrique. La pompe à air d'origine a été remplacée par une nouvelle unité Speedaire d'une puissance nominale de 115 psi et nécessite normalement un moteur de ½ CV pour la faire fonctionner. La pompe est montée sur le dessus du réservoir d'air avec une plaque d'acier qui se boulonne sur la plaque du moteur d'origine.

À l'emplacement du moteur électrique, j'ai installé un arbre en acier massif sur des roulements à semelle auto-centrants. Cet arbre contient trois poulies de compresseur de 20 kg utilisées comme volants d'inertie pour faciliter le fonctionnement. Ces poulies ont un alésage de 1 ⅜" et mesurent 16" de diamètre. Une seule courroie trapézoïdale de la série 4L relie l'arbre du volant à la pompe à air.

Image : Compresseur et poulies de compresseur utilisées comme volants d'inertie. Photo d'Andy Lagzdins.

Image : Arbre en acier massif avec trois poulies de compresseur utilisées comme volants d'inertie. Photo d'Andy Lagzdins.

La prochaine étape à l'ordre du jour était de trouver une source d'énergie humaine pour faire tourner les volants d'inertie. J'ai trouvé un vélo d'exercice Schwinn des années 1970 qui était très bien construit à partir de presque tous les composants en acier. Je l'ai réduit à l'essentiel et j'ai installé un moyeu de vélo Sturmey Archer à huit vitesses à engrenages internes à la place de la roue à rayons d'origine. Ce moyeu a une plage de rapport de 1:1 à 3,25:1, et les changements de vitesses s'effectuent à l'aide d'un sélecteur sur le guidon.

Pour gérer la force d'un pédalage dur, l'ensemble manivelle a été remplacé par des manivelles tubulaires en alliage Cr-Mo, des roulements scellés et des pédales à plate-forme provenant d'un vélo de course BMX. Le guidon et la potence ont été remplacés par des composants Cr-Mo pour minimiser la flexion lors d'une utilisation intensive, et des chaînes de vélo de 1/8" de la plus haute résistance sont utilisées pour plus de fiabilité.

À ce stade, le vélo et le réservoir d'air étaient alignés l'un par rapport à l'autre et montés sur des cadres en bois traité de 6" x 6" dans la bonne position. Le pignon de sortie du vélo est relié par une autre chaîne à un pignon similaire situé à l'extrémité de l'arbre du volant, et le système d'entraînement est désormais terminé.

Image : Un vélo d’exercice Schwinn des années 1970. L'ensemble manivelle a été remplacé par des manivelles tubulaires en alliage Cr-Mo, des roulements scellés et des pédales à plate-forme provenant d'un vélo de course BMX. Photo d'Andy Lagzdins.

Image : Moyeu de vélo à huit vitesses Sturmey Archer à engrenages internes. Photo d'Andy Lagzdins.

Pour gérer le flux d'air, j'ai intégré un système à deux étages. Un réservoir de 10 gallons et un réservoir de 80 gallons sont dotés de valves séparées afin que je puisse les remplir indépendamment, les deux ensemble, ou transférer l'air d'un réservoir à l'autre. Jauges sur chaque réservoir utilisées pour surveiller les pressions. Lorsque le grand réservoir est initialement rempli, je le porte jusqu'à 50 psi en l'alimentant directement à partir de la pompe à air. À ce stade, je commence à remplir le petit réservoir tout seul jusqu'à 100 psi, puis à le vider dans le grand réservoir.