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GENLRATEUR DE GAZ SOUS PRESSION A COMBUSTION INTERNE ET A PISTONS LIBRES.
La présente invention se rapporte à un Générateur de gaz sous pression à combustion interne et à pistons libres.
La machine décrite se rattache au type de générateur qui est décrit dans le brevet français antérieur du même inventeur, n 617.547 déposé le 15 juin 1926. Les dispo- sitions générales communes aux deux machines sont les suivantes:
L'invention décrite au brevet ci-dessus consiste principalement à accoupler directement à un moteur à
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combustion interne à piston, un compresseur d'air d'alimen- taLion qui absorve tout le travail moteur produit, et à récupérer l'énergie de la combustion en détendant dans un moteur pneumatique les fumées de la combustion, de la pression d'échappement à la pression armoaphérique.
Elle consiste, outre cette disposition principale en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en môme' temps et dont il sera plus explicitement parlé ci- après, notamment les suivantes, 1 - Moteur et compresseur étant disposés en tandem, les pistons moteurs et compresseurs sont portés par une même tige entièrement libre sans liaison cinématique avec l'ex- térieur.
2 - Los enveloppes des cylindres moteurs et compres- s*iz, et le bâti qui les réunit sont mobiles sur les fonda- tions.
3 - L'étanchéité entre piston et cylindre est réalisée sans frottement.
4 - Le mouvement alternatif du bâti par rapport aux - fondations qui est synchronisé avec le mouvement des pistons , par rapport au bâti est utilisé pour la commande des organes . de distribution.
Les gaz d'échappement pourront alimenter soit un motour à piston, soit une turbine, soit un moteur rotatif et d'une façon générale tout récepteur pneumatique. Ils pourront être substitués à la vapeur d'eau dans tous ses emplois sans modification essentielle des récepteurs.
L'invention vise en particulier la production d'éner- gio électrique et d'air comprit la propulsion des navires, ,es locomotives à piston ou à turbine, des avions et des automobiles, la commande des machines-outils, des treuils et machines d'extraction, de laminoirs etc...
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Elle permet l'emploi des combustibles les plus divers, particulièrement ceux à point d'inflammation élevé et à haute tendeur en cendres, tels que huiles et goudrons lourds, poussière de charbon en suspension dans l'eau ou dans un combustible liquide.
Enfin, les parois latérales du générateur faisant l'objet de la présente invention, comme celles du géné- ratour décrit dans le brevet précédent ne sont pas re- frol elies.
Outre ces dispositions générales.déjà décrites dans le précédent brevet, la machine qui fait l'objet de la présente invention est caractérisée par un certain nombro d'autres dispositions, notamment les suivantes: 1/ La pression de refoulement du cylindre compres- scur et le volume de ce cylindre sont calculés de manière à réaliser les conditions suivantes:
a) le volume refoulé à chaque battement par le compresseur à pleine charge est plusieurs fois supérieur au volume d'air de combustion. b) la combustion s'effectue dans le cylindre mo- Lour avoc un excès d'air élevé. pans ces conditions, 'le niveau de la temp6ratiir,,e de combustion, le débit d'air'de balayage et la durée dco temps de balayage sont tels que la température moyenne dans le cylindre moteur soit suffisamment basse pour qu'il devienne inutile de refroidir les parois par une circulation extérieure d'eau.
2/ pour assurer la continuité du fonctionnement, la distribution du générateur est réglée de telle sorte que la compression dans le cylindre moteur garde une valeur élevée après un certain nombre de battement vide, (c'est-à-dire sans combustion).
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Dans un générateur à double effet, ce résultat peut être obtenu en calculant la pression de refoulement et l'espace libre du cylindre compresseur do telle sorte que le refoulement d'air comprimé commence salement après que la pressjon dans le cylindre moteur ait atteint une valeur élevée, convenant au bon fonctionnement.
Dans un générateur à simple effet, un résultat beaucoup plus parfait peut être obtenu'en assurant le ren- voi du piston moteur dans Io cylindre mcteur âpre. une cour: de refoulement par l'action combinée du compresseur et d'un récupérateur à air. Il est alors possible deren- àr'o la compression dans le cylindre moteur à peu près ton- dépondante du débit du compresseur et de la quantité de combustible introduite à chaque battement, ceci sera clique plus en détail ci-dessous dans la Description dolin6 à titre d'indication.
3/ Le piston moteur et le piston compresseur forent. une seule pièce parfaitement rigide, sans aGsenblage, nt tire, ni liaison interposée.
4/ Pour diminuer los fuites entre piston et cylin- dre, les parois latérales du piston moteur et du piston compresseur sont pourvues de rainures ti6lie'oïdales fi.nulba et .errées très peu inclinées sur la section droite..
5/-Io refoulement du compresseur s'effectue dans un collecteur de balayage fixe qui sert de bâti général et de guidage au bloc des cylindres. Le cylindre moteur est entièrement plongé à l'intérieur de ce collecteur, disposition qui diminue les fuites de chaleur à travers la paroi et améliore le refroidissement du cylindre plongé dans un milieu dense à conductibilité élevée.
6/ Le balayage et l'échappement du cylindre moteur
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s'effectuent comme dans les moteurs à deux temps du type courant par des orifices disposés dans la paroi latérale en regard des collecteurs de balayage et d'échappement et découverts par le piston moteur après une course de détente. pour éviter que les pertes de charge au cours du balayage ne soient élevées et en raison de la grande vitesse du piston, on donne à ces orifices une hauteur élevée, telle que la course de balayage atteigne une fraction notable i de la course totale.
Le volume respectif des collecteurs (le balayage d'une part, d'échappement d'autre part, est calculé de telle sorte que pendant le mouvement du piston ...couvrant les orifices de balayage et d'échappement, 11 no ±0 produise pas de reflux des gaz d'échappement dans lc cylindre moteur, c'est-à-diro que le débit à travers les orifices d'échappement ne se renverse pas* 7/ La distribution du cylindre compresseur a'effec- tue par des clapets automatiques constitués par un diaque 13n tole percé d'orifices rmulaires et mobile entre un 03-ùge percé d'orifices annulaires correspondants aux plein ûu clapet et un contre-siège.
Ces c lapcta ¯¯ . se .louent 008 clapets du même type employés dans les compresseurs d'air par 1'absence de dispositif do '-appel élastique., Ils sont' en effet disposés daris le fond du cylindre compresseur de telle sorte que les forces d'inertie induites par le mouvement du bloc des cylindres tendent automatiquement à les rappeler sur leur siège â la fin do la course du piston.
8/ Pour assurer la sécurité du fonctionnement et éviter que les pistons puissent venir accidentellement en fin de course en contact aveC les cylindres.. les fonds des cylindres moteurs (et du récupérateur dans des machines à simple effet) son coul6s d'une seule pièce avec les parois latérales. Les orifices ménagée pce avec les parois latérale " 00 e -,
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dans ces fonde pour l'introduction du combustible, de l'air de démarrage etc... sont de section suffisamment réduite, pour que en cas de rupture d'une soupape fermant C08 orifices, le travail oe refoulement de l'air suffise quand même à amortir la forcé vive de l'équipage mobile.
Il est prévu en outre un mécanisme de sécurité qui coupe l'arrivée de combustible lorsque les forces d'iner- tie dans le bloc des cylindres dépassent une certaine va- leur (l'augmentation des forcos d'inertie est l'indice d'une surpression et par suite d'un accident qui compro- met la sécurité du fonctionnement tel que la rupture d'un clapet d'aspiration).
9/ Le combustible est introduit par un compresseur ou une pompo auxiliaire (compresseur si le combustible est gazeux ou volatilisé, pompe s3 si le combustible est liquide) dont le mouvement est synchronise avec celui du piston. A cet effet le cylindre du compresseur ou de la pompe est fixé au collecteur de balayage tandis que le piston est ontrainé par le bloc des cylindres.
10/ Le démarrage dn générateur est obtenu en in- troduisant dana le cylindre moteur par une soupape auto- mat,ique une charge--dos6e d'air comprimé,, Celle-ci chasse l'ÓquipaCe mobile de telle sorte que dès la course de cOTllproosion suivante, la combustion s'effectue normale- #.... La mise en communication de la bouteille de lance- ment atrec le cylindre moteur s'effectue par l'interm6- diaire d'un robinet de lancement à ouverture mécanique extra-rapide.
L'opérateur intervient seulement en dé- Lobant le fonctionnement dudit robinet de telle sorte que le lanaeinent ne puisse être influencé par la plus ou moins grande durée d'ouverture d'un robinet à main. il/ En raison du mouvement relatif du bloc des cylindres et du collecteur, les arrivées de combustible
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et d'air de démarrage dans le fond d° cylindre moteur sont raccordées par des canalisations articulées reppective- ment au compronsour à combustible et à la bouteille de lanaerùent.
La description suivante et les figures annexées indigent à titre d'exemple un mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 représente un schéma général de l'en- semble du moteur, La figure 2 représente le diagramme des pressions par rapport aux courses dans le cylindre moteur.
La figure 3 représente de même le diagramme des pressions dans le récupérateur.
La figure 4 représente de même le diagramme des pressions dans le compresseur, La figure 5 représente schématiquement une coupe du aérateur par un plan passant par l'axe des cylindres et coupant le collecteur suivant sa plus grande dimension.
La figure 6 représente schénatiquenent une coupe titi générateur par le plan de symétrie général (AA de la riz. 5) ¯ if". La figure 7 représente la coupe d'un clapet d'abpi- ration.
La figure 8 représente la coupe d'une articulation de canalisation d'arrivée de combustible.
La figure 9 représente une coupe du mécanisme de sécurité, et la figure 10 en est une coupe perpendiculaire suivant le plan XX de la figure 9.
La figure 11 représente une coupe du robinet de lancement.
Le générateur décrit est du types simple effet.
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Il comprend essentiellement (fig. 1): 1/ Un cylindre moteur 1 d'axe vertical, ouvert à sa partie supérieure, où se déplace un piston plon- peur 2 à simple effet, la'face efficace du piston étant tournée vers le bas.
2/ Un cylindre compresseur 3 d'axe vertical, où se déplace un piston 4 à simple effet, la face efficace dû ce piston étant tournée vers le haut.
Les deux cylindres 1 et 3 sont ambles de telle sorte que leurs axes soient en coincidence, le cylindre compresseur étant placé au-dessus du cylindre moteur, Le piston moteur et le piston compresseur forment une soûle pièce, la plaque nervurée 4 forant le piston coiapreeseur étant venuo de fonderie avec les parois laté- rales du plongeur 2. Cet équipage mobile est guidé en deux régions: d'une part, les parois du cylindre compres- aeur guident les parois latérales du piston 4, d'autre port le piston plongeur 2 est guidé par la partie supé- rieure du cylindre 1 à la base du cylindre 1 au contraire, le jeu entre cylindre et piston est calculé én telle sorte qu'une friction soit impossible ,cette différence de diamètre entre le haut et le bas du cylindre 1 est trop faible pour être représentée au . dessin.
En outre, le piston plongeur 2 est percé d'un conduit cylindrique ouvert à sa partie supérieure et coulisse à l'extérieur d'une contre-tige 5 dont le rôle sera expliqué plus loin.
Le cylindre compresseur communique par les ori- fices d'aspiration 6 avec l'atmosphère et par les orifices de refoulement 7 avec une enceinte B.
Le cylindre moteur est plongé extérieurement dans une enceinte 9. Les enceintes 8 et 9 sont réunies aans une enceinte /0
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par le tuyau 10 et l'ensemble constitue le collecteur do balayage du moteur (ou collecteur de refoulement du compresseur).
Los orifices 6 et 7 sont fermés par des clapets automatiques.
Dans la paroi latérale du cylindre moteur s'ouvrent à une certaine hauteur au-dessus de la culasse des ori- fices de balayage et des orifices d'échappement. Les ori- ficos, ou fenêtres de balayage 11 débouchent directement dans l'enceinte 9, tandis que les orifices d'échappement 12 débouchent à l'intérieur d'une enceinte 13, isolée de ]'enceinte 9 par des cloisons prolongées jusqu'aux parois du cylindre moteur. C'est le collecteur d'échappement où regne une pression voisine de celle qui regne dans le col- lecteur de balayage.
La base de la paroi latérale du cylindre compresseur est baignée par l'atmosphère et percée de fenêtres qui mettent la face inférieure du piston compresseur en commu- nication permanente avec 1'atmosphère.
La tige 5 fixée au couvercle du cylindre compres- sour forme piston plongeur à l'intérieur du piston 2. La masse d'air $enfermee entre 5 et 2 est comprimee e due alternativement à chaque battement de l'équipage mobile. L'ensemble constitue le récupérateur qui renvoie l'équipage mobile vers le bas après une course ascendante.
On expliquera plus loin comment le récupérateur assure Un canal de réalimentation automatique la constance de la compression/dont un exemple de réali- sation indiqué plus loin maintient constante la masse d'air existant dans le récupérateur.
Dans la culasse du cylindre moteur s'ouvre un orifice d'arrivée de combustible 14 fermé par une soupape.
Le bloc des cylindres n'est pas fixe par rapport aux collecteurs 8 et 9, il repose sur des ressorts 15et
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prend automatiquement un mouvement vibratoire synchrone de celui de l'équipage mobile. Ce bloc des cylindres est fouine par des manchons à la traversée des parois des collecteurs en 16,17,18.
On va analyser les phénomènes qui se produisent au cours d'une oscillation double du piston, en supposant le regine peimanent réalisa, c'est-à-dire le mouvement pério- dique-. On n'étudiera tout d'abord que le mouvement rela- tif des pistons par rapport au cylindre, faisant abstrac- tion du mouvement absolu des cylindres.
On prend cornue origine des temps le moment où le piston moteur est à fond de course vers le bas, sans vitesse. La situation est alors la suivante: (voir les diagrammes fige 2,3,4)
Le piston moteur masque complètement les orifices de balayage et d'échappement. Dans l'espace libre du cylindre moteur l'air est comprimé à une pression P2 (GO kg, par exemple).
Le combustible liquide vient d'être injecté par l'orifice 14 (où le combustible gazeux in- troduit précédemment vient de s'enflammer)., La combustion cet pratiquement instantanée en raison du grand excès d'air et de la température élevée, et la pression monte . a p3 (120 Kg par exemple)
Le cylindre compresseur est plein d'eir a la pression atmosphérique, les clapets d'aspiration venant de retomber sur leur siège.
Dans le récupérateur, la pression est minimum (4 kg par exemple).
Le collecteur de balayage est complètement isolé des cylindres, il y regne la pression P1 (4 kg)
Le collecteur d'échappement est isolé des cylin- dres $et du collecteur de balayage. La pression y atteint
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sensiblement Pl, mais va en baissant puisque ce colle*- teur débite sans interruption dans la maohine réceptrice (le volume du collecteur d'échappement est tel que l'oscillation de pression pendant la phase d'isolement ne soit pas gênante).
A partir de ce moment, la pression des gaz de la combustion imprime une accélération très élevée à l'équi" page mobile vers le haut, em même temps, la pression baisse derrière le piston moteur, jusqu'à la valeur P4 (9 kg par exemple). Après une fraction de la course normale, le piston découvre successivement les orifices d'échappement et de balayage, la pression des gaz tombe alors de P4 à P1 (9 kg à 4 kg). A partir de ce moment, jusqu'à la fin de la course ascendante, la pression au- dessous du piston meteur reste égale à Pl et le mouve- ment du piston moteur détermine l'aspiration par les orifices de balayage d'un certain volume d'air frais, tandis que par les orifices d'échappement s'écoule un débit à peu près régulier vers le collecteur d'échappe- ment et la machine réceptrice.
.La capacité du collecteur de balayage est suffisam- ment élevée par rapport à celle du collecteur d'éohap- pement pour que la remontée du piston détermine une as- piration par les.seuls orifices de balayage, la dépres- sion dans le cylindre moteur étant insuffisante pour renverser le courant à travers les orifices d'échappement.
En même temps, le piston compresseur s'élève en comprimant la masse d'air comprise dans le cylindre et le piston moteur comprime également la masse d'air enfermée dans le récupérateur.
Lorsque la pression dans le cylindre compresseur atteint la valeur P1, les clapets de refoulement se sou- lèvent et une certaine masse d'air est refoulée dans le collecteur. de refoulement entretient le balayage du
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cylindre moteur pendant que le piston est au point mort haut.
Au moment ou les orifices d'échappement et de balayage sont découverts, les travaux résistants accom- plis par le piston compresseur et la face supérieure du piston moteur sont encore très faibles et le travail moteur accompli par les gaz de la combustion sur la face inférieure du piston moteur se retrouve presque intégralement sous forme de force vive de l'équipage mobile. A partir de ce moment, la force vive décroit, continûment absorbée par les travaux résistants des Distons moteur et compresseur. L'equipage mobile s'arrête lorsqu'il a parcouru une course telle que ces travaux résistants égalent le travail moteur produit par la détente des gaz de la combustion.
A ce moment, la situation est la suivante:
L'espace compris dans le cylindre moteur au-dessous du piston moteur est rempli d'air frais.
La pression dans le récupérateur est maximum, elle atteint P5 (48 kg. 5).
La pression dans l'espace libre du oylindre compres- seur est P1 (4 Kg).
Oes pressions impriment à l'équipage mobile une accélération vers le bas. Le piston moteur redescend en refoulant dans le collecteur d'échappement l'air @ plus ou moins mélangée de fumées qui remplit le cylindre moteur au-dessous des orifices d'échappement.
L'air enfermé dans le récupérateur et dans l'espace libre du cylindre compresseur se détend. Lorsque la pression dans le compresseur atteint la pression atmos- Dhérique (après 1/3 de la course environ) l'aspiration comence.
Le mouvement continue à vitesse sensiblement cons- tante jusqu'au moment ou le piston moteur masque les
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les orifices de balayage et d'échappement, la pression monte alors très vite sous le piston moteur et le travail résistant de cette pression ralentit l'équi- page mobile. Celui-ci s'arrête lorsqu'il a parcouru une course telle que le travail de compression de la masse d'air enfermée dans le cylindre moteur égale les travaux moteurs fournis par la détente des masses d'air enfermées dans le récupérateur et l'espace libre du cylindre compresseur.
A ce moment, le combustible gazeux introduit pendant la course de descente brûle (l'Allumage étant réalisé un peu avant le point mort bas) la pression monte et le cycle précédent se reproduit.
Pour qu'un pareil fonctionnement soit réalisable en régime permanent, il faut évidemment que l'excès du travail moteur produit par la détente des fumées sur le travail résistant produit par la compression de l'air de combustion, égale le travail résistant effec- tif du compresseur (compression et refoulement de l'air aspiré) augmenté du travail des résistances passives.
Oet équilibre se réalise automatiquement. En effet si la quantité de combustible injectée augmente, la course augmente et le volume refoulé par le compres-, seur croit en conséquence. Inversement, si la quan- tité de combustible injectée diminue, la course diminue
Au mouvement relatif du piston et des cylindres, se superpose un mouvement du bloc des cylindres par rapport au bâti. La course absolue du bloc des cylin- dres à partir du point moyen est opposée à la course relative des pistons à partir de ce même point.
En valeur absolue, ces courses sont en raison inverse des poids respectifs du bloc des cylindres (y compris le poids de l'équipage mobile) et de l'équipa- ge mobile seul.
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Dans la machine représentée à titre d'exemple sur les dessins annexés, le débit du cylindre compresseur à pleine charge est égal à trois fois la masse d'air enfermée sous le piston moteur au début de la compression. La combustion s'effectue alors avec 2,6 fois plus d'air qu'il ne serait strictement nécessaire. D'autre part, la hauteur des orifi- ces d'échappement et de balayage au-dessus du fond du cy- lindre moteur et la course du piston moteur sont telles que la durée des temps de balayage est à peu près le double de la durée des temps de balayage utiles (compression et détente).
Avec ces données, la température moyenne des gaz dans le cylindre moteur ne dépasse pas 350 et il est donc évidemment inutile de refroidir les parois.
On va exposer maintenant comment la constante de la compression est assurée, quelle que soit la quantité de combustible brûlée au cours du battement précédent. On a vu que le retour en batterie du piston moteur après une course motrice est assuré par deux effets.
1/ La détente de l'air comprimé dans le récupérateur (travail représenté par l'aire hachurée ou quadrillée 20 . sur la figure 3)
2/ La détente de l'air comprimé dans l'espace libre du compresseur, espaoe libre très important par construc- tion (travail représenté par l'aire hachurée 21 sur la fig.
4).
C'est de la somme des énergies emmagasinées dans le récupérateur et dans l'espace libre que dépend la compres- sion à la course simple suivante. Eh cas de variation du travail moteur, la course de détente qui suit la combus- tion diminue ou augmente quivant que le travail moteur di- minue ou augmente.
L'énergie emmagasinée en fin de course dans l'espace libre augmente lorsque la course diminue, parce que l'espace lib@e augmente et que la pression y reste constante.
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L'énergie emmagasinée en fin de course dans le récupé- rateur diminue lorsque la course diminue, puisque la . masse qui évolue est constante et la pression plus faible.
On voit que les deux termes de l'énergie emmagasinée varient en tens inverse. On conçoit que l'on puisse oalcu- ler la machine de telle sorte que des variations opposées se compensent et que l'énergie totale emmagasinée reste constante au voisinage de la course normale.
Plus précisément le compresseur oesse de refouler lorsque la oourse descend à la valeur Or.(fig.4), Si l'aug- mentation de l'énergie emmagasinée dans l'espace libre lorsque la course tombe de la valeur normale à la valeur Or (énergie représentée par la différence des aites 21 et 22 sur la fig. 4) compense exactement la diminution de l'énergie emmagasinée dans le récupérateur (diminution représentée par l'aire quadrillée sur la fig, 3), en cas de raté complet, la course de détente tombera de la valeur normale à la valeur Or.
A la course suivante, la compres- sion aura la même valeur que si la combustion précédente avait été normale, et si à partir de ce moment les ratés ce succèdent sans interruption, l'équipage mobile conti- nue à décrire alternativement la course Or et la compres- ;sion se maintiendrait¯indéfiniment à la même valeur s'il ' n'y avait pas de résistances passives.
En réalité, cellci amortiraient peu à peu l'énergie oscillatoire, mais la diminution de la compression est en tout cas très lente, il faut.plusieurs ratés successifs pour qu'elle diminue de 20 eu, plus de 10 ratés pour qu'elle diminue de moitié. La continuité du fonctionnement est en pratique parfaitement assurée malgré les ratés qui peuvent se produire, étant donné surtout la valeur normale très éle vée de la compression.
Le principe de l'appareil et de son fonctionnement étant ainsi exposé, on peut passer à la description, tou- jours à titre d'exemple de certains détails de réalisation 1\
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faisant partie de l'invention.
La figure 5 représente une coupe par le,plan qui coupe le collecteur de balayage suivant sa plus grande dimension. on voit sur cette figure la coupe de l'équipage mobile, du bloc des cylindres et du collecteur de balayage.
L'équipage mobile comprend un plongeur creux 2 fermé à sa partie inférieure par une paroi sphérique concave et raccordé à sa partie supérieure à un piston compresseur annulaire plat 4. La toile 4 et les parois latérales sont renforcées par 8 nervures 23. L'équipage mobile est coulé d'une seule pièce en alliage léger.
L'équipage mobile est guidé par les parois latérales
3 du cylindre compresseur/et par un manchon de guidage 24 fixé à la partie supérieure du cylindre moteur 1. L'étan- chaité est assurée entre paroi du cylindre compresseur et paroi latérale du piston ompresseur sans segment métal- lique par ajustage précis et forage de rainures héli- coidales (non représentées) dans la paroi du piston. Contre la Paroi latérale du piston moteur est pressé un segment fixe à bande de frottement interne (non représenté) inséré dans. une rainure comprise entre la paroi du cylindre moteur 1 et la base du manchon de guidage 24 contre la paroi latérale intérieure du piston plongeur moteur sont pressés deux segments à bande de frottement externe insérés dans des rainures de la contre tige 6.
Au-dessous du bord inférieur des orifices d'échappe- ment le jeu entre cylindre et piston moteur est tel qu'une friction soit impossjble. Grâce à la grande vitesse du pis- ton, les fuites pendant la course de compression et celle de détente sont peu importantes. Pour les réduire encore, la paroi extérieure du piston moteur est striée (dispo- sitif non représenté) sur toute la hauteur qui pénètre au-dessous des orifices d'échappement, de fines rainures hélicoïdales, inclinées de 1/5 sur la section droite. Les remous gazeux due à ces rainures, réduisent dans des
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proportions considérables les fuites de gaz.
Le cylindre moteur 1 est en acier, Le fond et les pa- rois latérales forment une seule pièce.
Le cylindre, compresseur, en alliage léger, est formé de deux pièces 1) les parois latérales, 2) le couvercle.
Les parois latérales 3 et le fond inférieur sont venus de fonderie avec un manchon 23 où s'emboîte le cylindre moteur. Celui-ci s'appuie sur le fond par une collerette.
Les efforts normaux tendent toujours à appliquer la colle- rette contre son logement.
Les parois latérales sont percées à la base de 12 ori- fices qui maintiennent la face inférieure du piston en re- lation avec l'atmosphère. i
Le couvercle du cylindre compresseur est formé par une plaque épaisse 26 formant une seule pièce avec un man- chon 27 et la contre-tige 6. Le couvercle est fixé à une large collerette du corps du cylindre par des goujons. Il est traversé à l'intérieur du manchon 27 par 5 orifices 6 ou sont logés les clapets d'aspiration et à l'extérieur du manchon par 10 orifices 7 ou sont logés les clapets de refoulement. Ceux-ci débordant la paroi inférieure du compresseur sont placés au-dessus d'évidements 28 de la collerette.
La contre tige 5 est évidée intérieurement et le conduit intérieur 29 est fermé à la base par un bouchon vissé. Ce conduit est en communication avec le cylindre compresseur par l'orifice 30 où est disposé un clapet automatique se soulevant vers le conduit, et avec le récu- pérateur par l'orifice 31, dans le bouchon, où est disposé un clapet automatique s'ouvrant vers le récupérateur. Cette double communication maintient automatiquement la pression minimum dans le récupérateur et la pression dans le conduit
29 égales à la pression maximum dans le cylindre compres- seur, c'est-à-dire 4 Kg.
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Le collecteur de balayage comprend deux récipients ovales, un récipient 8 ouvert à la partie supérieure et un récinient 9 ouvert à la partie inférieure, ces deux réci- pients sont raccordés par des tuyaux cylindriques 10 et l'ensemble est coulé d'une seule pièce en fonte. Le collec- teur est fermé à la partie supérieure et inférieure par des plaques nervurées boulonnées sur des collerettes.
La plaque inférieure du récrient 8 est percée au cen- tre d'un orifice dont les rebords forment un manchon 17 ou coulisse une collerette 32 du cylindre compresseur. La plaque supérieure du récipient 9 est également percée en son centre d'un orifice circulaire. Les rebords de cet orifice forment un manchon 18 où coulisse le manchon 25 d'assemblage du bloc des cylindres. Enfin, le manchon 27 lié au couvercle du cylindre compresseur coulisse à tra- vers un manchon 16 coulé avec le couvercle du collecteur de balayage. Les sections des trois manchons 16,17, 18 sont calculées de telle sotte que la pression du collec- teur de balayage sur le bloc des cylindres équilibre en marche normale (c'est-à-dire sous une pression de 4 kg.) le poids de ce bloc.
Le bloc des cylindres est suspendu à la plaque inférieure du récipient 8 par deux ressorts à 'lames multiples (non représentées). Oes ressorts sont dé-' chargés en marche normàle lorsque le bloc des cylindres est dans sa position moyenne.
Les deux récipients 8 et 9 sont renforcés par des ti- rants horizontaux 33 en acier représentés en coupe fig.5.
La figure 6, qui est une coupe suivant le plan AA, de la figure 5., l'équipage mobile étant enlevé, montre le bloc des cylindres, le collecteur de balayage et le collecteur d'échappement.
Le collecteur d'échappement est formé de deux pièces, un collecteur intérieur 54, formé par une boite paralléli- pipédique en fonte qui s'appuie par une plaque de fond
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contee le collecteur de balayage. Cette boite est entaillée de manière à s'appliquer contre la portion dé la paroi latérale du cylindre moteur qui renferme les orifices d'échappement. De la plaque de fond uart un tuyau 35 qui sert de raccord avec le collecteur extérieur 36, récipient cylindrique en fonte dont la capacité est suffisante pour que l'oscillation de pression pendant la phase d'isolement complet du collecteur ne dépasse pas la % de la pression absolue.
Les orifices de balayage 11 au nombre de 3, à parois supérieure et inférieure inclinées de 45 vers l'axe du cylindre moteur, s'ouvrent dans la moitié de la paroi la- terale tournée du côté opposé au collecteur d'échappement.
Les orifices d'échappement forment dans la moitié opposée deux rangées horizontales a) une rangée 4 inférieure de trois orifices 12 à bords inférieur et supérieur horizon- taux. b) une rangée supérieure de trois orifices 37 a bords supérieur et inférieur inclinés de 45 vers l'exté- rieur du cylindre.
Ce sont les orifices 12 qui sont découverts les pre- miers par le piston moteur et c'est par ces orifices que s'écoule le premier apport de fumées très chaudes. Les orifices 'de balayage- ne sont-découverts qu'ensuite, alors que la pression est tombée au voisinage de 4 kg,et en , dernier lieu les orifices 37 par lesquels s'effectue l'e- chappement à la fin de la course de détente, alors que par suite du mouvement du bloc des cylindres, les orifi- ces 12 sont masqués par le bord du collecteur intérieur d'échappement.
Ces orifices sont ainsi disposés pour que le balayage s'effectue rationnellement, l'air de balayage étant diri- gé par les orifices 11 vers le fond du cylindre moteur et refoulant les fumées le long de la paroi opposée vers le haut du cylindre moteur d'où elles s'échappent par les orifices 37.
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Des aubages en tole (non représentés) fixés à l'inté- rieur du collecteur de balayage au niveau des orifices 11 assurent une direotion convenable au jet d'air de bala- yage.
Les organes de distribution du cylindre compresseur sont des clapets automatiques circulaires logée dans le couvercle du compresseur. On a représenté fig. 7 la coupe d'un clapet d'aspiration.
On voit en 58 le siège, en 40 le contre siège percés d'orifices annulaires ne se correspondant pas et en 59 le clapet formé d'une tole légère complètement libre entre son siège et son contre-siège et percée d'orifices corres- pondant aux pleins du siège 59. Les sièges de ces clapets sont disposes dans le couvercle du cylindre compresseur; à la fin de la phase d'aspiration, du fait de l'oscilla- tion du bloc des cylindres, ils sont soumis à une force dirigée vers le bas, ciest-a-dire vers le clapet plaqué par l'aspiration contre le contre-siège. La levée du clapet vers le bas est suffisamment faible et l'accéléra- tion du siège vers le bas suffisamment élevée pour que la retombée sur le siège 38 s'effectue sans retard notable. Des dispositions analogues sont adoptées pour les clapets de'refoulement.
L'ensemble du clapet (siège, contre-siège, et clapet libre entre les deux) est fixé sur le fond du cylindre au moyen d'un éorou et d'un res- sort (comme représenté en fig. 7) ce qui en rend le mon- tage très aisé.
Le générateur décrit ici à titre d'exemple est une machine de petite puissance destinée à brûler des oombus- tibles liquides de densité moyenne volatilisés dans une petite quantité d'air.
A cet effet, le générateur oomporte un compresseur auxiliaire 41 actionné par le mouvement des cylindres et représenté en coupe fig. 6, ce compresseur aspire dans le collecteur de balayage à chaque battement une certaine
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quantité d'air frais et la refoule dans le cylindre moteur après qu'il a été convenablement oarburé par une soupape disposée dans la culasse.
Le cylindre du compresseur est fixé, à la plaque avant du collecteur de balayage. A l'intérieur se déplace un piston 42 dont la tige 43 est entrainée par le bloc des cylindres.
L'espace compris au-dessous du piston 42 est maintenu constamment en communication avec l'intérieur du collec- teur de balayage 9 par un large orifice 46 où la pression reste égale à 4 Kg. L'espace compris au-dessus du piston est en communication avec l'espace compris au-dessous par une canalisation raccordée en 47 et 48 où est disposé un clapet automatique (non représenté) se soulevant vers le haut.
Par cette canalisation, le piston du compresseur au- xiliaire fait passer pendant une course descendante du bloc des cylindres (course de détente), une certaine quan- tité d'air de l'espace compris au-dessous du piston dans l'espace compris au-dessus. D'autre part, cet espace su- périeur est en relation par une canalisation (fig. 5) avec la soupape 14 s'ouvrant dans la culasse. Par cew canalisations, le piston 42 refoule dans le cylindre moteur pen- ' dant une course ascendante du bloc des cylindres ( course de compression) la quantité d'air aspirée pendant la course simple précédente.
La carburation s'effectue dans la première partie de cette canalisation 50.
En sortant de la chambre de carburation l'air suit le conduit 50 (fig. 5) qui l'amène jusqu'au fond du oylin- dre moteur.
Vu le mouvement pris par le bloc des cylindres, il est impossible d'utiliser un conduit rigide, aussi la partie de ce conduit située dans ce collecteur de balayage
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est-elle articulée suivant trois axes 101, 102, et 103 (fig. 5 et 8).
Le conduit 52 (fig. 8) rigide et communiquant avec la ohambre de carburation 49, se termine par une partie percée d'orifices 53 débouchant dans l'extrémité du tube 50, perpendiculaire au tube 53 et pouvant tour- ner autour de lui, ce dernier tube est lui-même articulé suivant l'axe 102, avec le tube 104, articulé lui-même suivant l'axe 103, avec un tube 105 qui est relié direc- tement au fond du cylindre moteur.
On voit schématiquement sur la fig. 5 comment est disposé l'ensemble de ces tubes articulés.
La carburation se fait avec un large excès de com- bustible. La vaporisation est néanmoins très complète grâce à la température élevée de l'air, l'orifice d'as- piration 46 du compresseur auxiliaire 41 (fig.6) est disposé exactement en face du collecteur intérieur d'échappement 35 où règne une température de 350, l'air aspiré dans le collecteur de balayage 9 est contraint , de passer dans l'interstice étroit 59 :et @@@@ compris entre la paroi intérieure de ce collecteur de balayage et la paroi extérieure du collecteur d'échappement - -
35 et sera porté à une température de 250 à 300 .
Dans ces conditions, il suffit d'une très petite quantité d'air pour vaporiser complètement une quantité relati- vement importante d'un combustible de densité moyenne, tel que du pétrole lampant.
Le mouvement de refoulement du piston 42 commence dès le début de la course descendante du piston moteur, soit lorsque les orifices de balayage sont complètement découverts. Mais la longueur de la canalisation de re- foulement et l'inertie de la soupape à combustible sont réglés de telle sorte que le refoulement du combustible dans le cylindre moteur ne s'effeotue qu'un certain
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temps après, alors que les orifices de balayage sont masqués et que la compression commence.
Il est bien entendu que dans la description précéden- te, le compresseur à combustible auxiliaire pourrait être remplacé par une pompe à combustible liquide actionnée de la même manière.
En marche normale, la compression dans le cylindre moteur est suffisamment élevée pour que la plupart des combustibles s'allument spontanément. Il est prévu neanmoins un moyen d'allumage, savoir une bougie {non représentée) vissée dans le fond du cylindre moteur; quel que soit d'ailleurs le combustible employé, l'allu- mage par bougie est nécessaire au moment du démarrage alors que la compression n'a pas atteint la valeur suf- fisante pour 1'auto-inflammation. La bougie est branchée sur le secondaire, d'une bobine d'induction dont le pri- est alimenté par une batterie d'accumulateur.
La rupture du courant primaire est déclanchée par une came entraînée par le bloc des cylindres et le mécanisme de rupture (non représenté) est agencé de telle sorte que le mouvement du rupteur soit déclenché à peu proo à mi- course du bâti et qu'il s'écoule entre co déclenchement. ella rupture un temps suffisant pour que l'allumage se produise peu de temps avant la fin (le la course..Cette disposition a pour but d'assurer la régularité des allu- mages.
En effet la vitesse de la came do rupture liée au bati est très faible à la fin de la course du bati au moment où doit se produire l'allumage et il serait im- possible de régler avec précision le moment de la rupture si celle-ci était produite directement par la came. On serait meme exposé en cas de petites variations de la course du bati, à. dcs ratés d'allumage. En interposant
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un certain temps entre l'action de la came et la rupture proprement dite, l'action de la came se produit au moment ou le bloc des cylindres qui l'entraine est en pleine vitesse (à mi-course environ) et il est possible de régler avec précision le moment de l'allumai.
Comme il a été dit plus haut, la sécurité est assurée principalement par le jeu des mass d'air interposées soit entre le piston moteur et le cylindre moteur, soit entre le piston moteur et la contre-tige. La section des orifi- ces d'arrivée du combustible et d'air de démarrage est suffisaient faible pour que en cas de rupture d'une sou- pape, la pression sous le piston moteur monte quand même a peu pres a la valeur normale et suffise a arreter ce piston avant qu'il ait atteint le fond du cylindre.
Ces dispositions n'assurent qu'une sécurité instanta- nee Elles deviendraient insuffisantes en cas de désaccord continu entre le travail moteur et le travail résistant (raccord qui peut être produit par la rupture d'un clapet d'aspiration du compresseur). Dans ce cas, la force vive cmmagasinee dans l'equipage mobile augmente regulie- rement a chaque battement, il se produit des surpressions de plus en plus elevees a la fin de chaque course, qui. produiraient infailliblement une rupture. Pour parer à un accident dans ce cas, il est prevu un mecanisme de secyrite qui coupe l'arrivée de combustible des que la pression dans le recuperateur depasse une certaine valeur.
Ce mécanisme estreprésenté schématiquement fig.19 et 10. Il comporte un levier 68 articulé à un axe lié au bloc des cylindres. Ce levier est normalement immobilisé . par rapport au bloc des cylindres par la dent 70 d'une pièce 69. Cette pièce est supportée par un couteau 71 fixé au bloc des cylindres, elle est pressée normalement centre le levier 68 par la réaction élastique de la lame ¯
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72.
Cotte pièce comporte d'autre part une masselotte 73; les forces (l'inertie produites dans le bloc des cylindres à la fin d'une courre descendante (c'est-à-diro au moment ou la pression est maximum dans le récupérateur) tendent à en- traîner la masselotte 73 vers le bas et à faire tourner la pièce 69 autour du couteau '71. Le poids de la masselotte cst calculé de telle sorte que, lorsque la pression dans le récupérateur dupasse la valeur limite, le couple de ces force: d'inertie devient supérieur au couple de la réaction élastique de la lame '72. La pièce 69 libère le levier 68.
Au-dessous de ce levier est disposé un tube en verre 74 ferme a une extrémité et en communication par l'autre extré- mité avec le compresseur auxiliaire à combustible 41 (fi.6) Le levier 68 abandonné à lui-même brise le tube 74. La pros- sion tombe à 1 kg au-dessus du piston du compresseur à combustible si l'arrivée do combustible dans le cylindre moteur est interrompu.
Le démarrage du générateur est produit par lancement de l'equipage mobile supposé descendu auparavant jusqu'au fond du cylindre moteur. L'air comprimé est introduitdans le cylindremoteur par une soupape automatique. Celle-ci est
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rni DC on cojrj;ani.cation--avec une boutei lIe 61';' lancement par, une canalisation articulée en tout point semblable à la canalisation d'arrivée du combustible. La capacité de la bousille de lancement et la pression de l'air dans cette bouteille sont calculées de manière à communiquer à l'équi- page mobile l'énergie nécessaire au démarrage, cette énergie se retrouve partiellement à la fin de la course ascondantb sous forme d'air comprimé dans le récupérateur.
La pression dans le récupérateur doit être suffisamment éle- vée pour communiquer à l'équipage mobile dans la course descendante qui suit l'énergie nécessaire à la compression
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de ]'air et du combustible introduit dans le cylindre moteur jusqu'à 15 kg. A la fin de la compression, l'allu- mage est produit par la boucle ot à partir de ce moment, ]'énergie des combustions suffit à entretenir le mouvement.
La figure 11 représente une coupe du robinet de lan- cement interposé entre la bouteille et la soupape auto- matique. Comme il a été dit plus haut, ce robinet doit couvrir très vite et indépendamment de l'action de l'opé- rateur pour que l'énergie communiquée pondant le lancement soit bien constante. A cet effet, la communication 75 entre la bouteille et la soupape est interrompue par un obturateur cylindrique 76 percé à sa partie inférieure d'un évidemont 77. L'ouverture du robinet est produite pur le soulèvement de l'obturateur 76 qui amène l'évide- ment 77 au niveau du tube de communication. L'obturateur 76 est terminé à pa partie supérieure par une rondelle de diamètre supérieur 70 qui forme piston dans le cylin- d¯re 79. Par la rainure 80, la pression de la bouteille de lancement s'etablit sous la rondelle 78 et tend a soulever l'obturateur.
L'ouverture est declenchee par l'effacement du taquet 81 fixé à l'extrémité d'une lame élastique. Le'ressort 82 ramène l'obturateur vers le bon et ferme la communication dès que la pression dans . la bouteille de lancement est tombée au-dessous de 15 kg.
La rainure 83 maintient la canalisation qui va à la soupape automatique à la pression atmosphérique lorsque l'obturateur est dans la position do fermeture-
Il est bien entendu que l'invention ne se borne pas au mode de réalisation indiqué ci-dessus, mais englobe toutes les variantes et notamment celle qui consiste a employer un equipage mobile symetrique comportant $1 caracterise $de doux pistons plongeurs moteurs à faces efficaces
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opposées, fiz6s de part et d'autre d'un piston compresseur plat central mobile dans un cylindre compresseur à double effet. Ce dernier mode de réalisation est plus simple que celai qui a été décrit ci-dessus, le rcnvoi de l'équipage mobile est assuré à la fin de chaque course simple par lc détente des gaz d'une combustion, le récupérateur de- vient inutile.
Enfin la puissnnce prorluito est doublée sans que le poids de la machine soit accru dans la même proportion. Par contre, il n'est pas possible d,obtenir avec ce mode de réalisation une constance de la compres- sion aussi parfaite qu'avec le mode décrit ci-dessus.
Apres un certain nombre de battements à vide, la course de l'équipage mobile tombe à une valeur telle que le compresseur cesse d'aspirer et de refouler et la compres- sion dans le cylindre moteur tombe à la valeur qui correspond à cette course. Il est possible de calculer la pression de refoulement du compresseur et l'aspace libre du compresseur pour que cette compression limite ruf-Li.se au bon fonctionnement et convi0l1ne même à l'auto- , inflammation du combustible employé.
REVENDICATIONS Ayant aindi décrit mon invention et me réservant , ÛYY apporter tous perfectionnements ou toutes modifica- Lions qui me paraitraient nécessairen, je revendique comme ma propriété exclusive et privative: 1 - Générateur de gaz sous prescion du type dans lequel un moteur à combustion interne actionne un compresseur <-air dont, tout l'air comprimé est utilisé pour le balayage et l'alimentation du moteur et dans lequel le moteur et le compresAeur sont disposés en tandem, et leurs deux pistons soi2t solidaires et forment
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