BE359713A - - Google Patents

Description

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  DISPOSITIF   DE   COMMANDE DES   COMPRESSEURS   A AIR DE DEMARRAGE POUR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE DESTINES 
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 T ARII7I 
La présente invention est relative à des disposi- tifs de aommande destinés aux compresseurs de démarrage mus par les moteurs auxiliaires d'un navire. Par "moteur auxiliaire-, on entend ici un moteur à combustion qui commande, par accouplement direct ou par l'intermédiaire   d'un   engrenage ou d'une transmission convenable, une dynamo ou génératrice électrique dont le courant est utili- sé pour aotionner les diverses pompes et treuils du navire   ainai   que pour l'éclairage, le chauffage etc..

   Dans ces   conditions,   une installation à moteur auxiliaire doit être maintenue continuellement en marche aussi longtemps que 

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 le navire est en service, en mer ou dans le port. En plus de ce qu'il actionne les machines citées ci-dessus, le moteur auxiliaire commande également le compresseur   d'a@r   servant à recharger le réservoir ou les réservoirs d'air de démarrage des moteurs principaux* 
Dans les installations motrices de système connu, à bord des navires, et dans lesquelles le moteur principal aussi bien que le moteur auxiliaire consistent en des moteurs à combustion à injection solide, il a été fait précédemment usage de compresseurs spéciaux qui n'é- taient mis en action que lorsque les réservoirs à air de démarrage demandaient à être rechargés,, Toutefois,

   les compresseurs spéciaux de ce genre prennent beaucoup de place sur le navire et, en outre, le fait d'avoir à mettre alternativement le compresseur en et hors d'action consti- tue un travail assez importante 
Au lieu de cela, le compresseur à air de démarrage pourrait être maintenu continuellement en action, soit comme compresseur individuel, soit en combinaison avec un moteur auxiliaire, l'air comprimé qui est produit d'une façon continue pouvant s'échapper dès que la pression a atteint son degré normal dans le réservoir à air de démarrage.

   Des compresseurs actionnés d'une façon continue et chassant l'air comprimé deviennent toutefois d'une manoeuvre très coûteuse dans leur fonctionnement; le compres- seur peut être mis en inactivité du fait, par exemple-, qu'on ferme le tuyau d'aspiration, mais cette façon de pro- céder présente cet inconvénient qu'il se produit des accu- mulations d'huile qui font que les soupapes inactives et les segments de piston se coincent et se chargent de dépôts   charbonneuxa   
C'est pour ce motif que, en règle générale, on n'a pas eu recours à la manoeuvre continua des compres- seurs à air de démarrage, mais qu'au lieu de cela., on 

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   a.préféré;

     combiner le moteur auxiliaire de la machi- nerie du navire avec le compresseur d'air de démarrage, au moyen d'un embrayage connu, d'une manière aouranteo Ce procédé doit être adopte de préférence à une maneeu- vre continue avec expulsion   de   l'air comprimé' en excès, mais la manoeuvre discontinue présente cet incon- vénient que le moteur à combustion auxiliaire doit actionner, à de certains moments, aussi bien le   compres-   seur que l'installation électrique , alors qu'à d'au-   tres.   moments, le moteur seul actionne cette   dernièree   L'équilibrage entre les organes à mouvements de rota- tion et les organes à mouvement alternatif, est de la. plus grande importance en ce qui   concerne   l'ins- tallation électrique et cet équilibrage sera.

   inevita- blement détruit au moment où l'embrayage de compres- seur est opéré ou supprimé; en outre, la, régularité de la commande' se trouve détruite et il peut se pro- duire des vibrations de torsion susceptibles de donner lieu à la rupture du vilebrequin du moteur auxiliaire* 
La-présente invention   a.pour   objet d'assurer la manoeuvre continue, tout en évitant les inaonvénients      inhérents aux   installations   à marche continue, de système connu.

     Conformément   à l'invention, le compres- seur est actionniez d'une manière continue par un moteur auxiliaire à combustion interne qui sert en même temps à actionner une dynamo électrique ou son équivalent et qui, par conséquent, marche à une vitesse principalement oonstante , Le compresseur n'étant admis à donner tout son effet que lorsque la pression qui règne dans le ou les réservoirs d'air de démarrage, est au-dessous de la normale, alors que, lorsque ladite pression est normale, le compresseur est amené à poursuivre sa marche 

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 avec effet réduit par ce fait que l'espace nuisible du compresseur, est augmenté d'une manière en soi connue, par l'addition d'une ou plusieurs chambres d'expansion. 



  Le compresseur à air de démarrage est normalement com- biné avec le moteur auxiliaire sous la forme d'un bloc ou d'un élément unique, ce qui fait que le compresseur est   actionnê   en combinaison indissociable avec le mo- teur auxiliaire, soit par des manivelles distinctes du vilebrequin   prindpal   du moteur auxiliaire, soit de toute autre manière convenable. On obtient par ce moyen que les manivelles reliant les tiges, les pistons ou autres organes analogues du compresseur fassent partie de l'ensemble du système des organes mobiles du moteur, en même temps qu'un courant d'air passe continuellement à travers le compresseur.

   Lorsque les dimensions des chambres de compression des cylindres du compresseur sont augmentées, par suite de l'addition de chambres d'expansion, un courant d'air tout-à-fait faible doit traverser le compresseur afin d'assurer, aux divers étages, une différence de pression suffisamment grande pour obliger les soupapes à fonctionner continuellement et de façon à maintenir les segments de piston et les soupapes du compresseur libres de toutes accumulations d'huile de graissage, ce qui pourrait amener l'huile à y faire des dépôts charbonneux. Les dépôts de ce genre augmentent les dangers   dexplosion   et réduisent sérieuse- ment le pouvoir qu'a le compresseur de travailler à son plein rendement.

   Un compresseur marchant continuelle- ment de la manière indiquée peut être considéré comme travaillant d'une façon économique attendu qu'il ne con- somme qu'une quantité négligeable d'énergie pendant les 

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 périodes durant lesquelles seul un faible courant d'air traverse le compresseur. 



   Lorsque le compresseur est à é tages multiples , des chambres de détente peuvent être employées à ahacun de ces étages et la disposition peut être telle que les chambres d'expansion soient mises en jeu simultanément lorsque le compresseur est règle de manière à travailler à rendement réduit. Dans un compresseur à étages mul- tiples, la disposition peut également être telle que seul le cylindre à basse pression - ou dans les com- presseurs à trois étages, seuls les cylindres HP et est pourvu de chambres d'expansion.

   Un compresseur de ce genre est actionné de manière que le réservoir à air de démarrage soit coupe ou intercepté' lorsqu'il est complètement chargé¯, en même temps qu'une soupape d'échap- pement et la communication avec les chambre d'expansion sont ouvertes de sorte que le compresseur continue à fonctionner tandis que, seul, un léger courant d'air passe à travers le cylindre BP, en aspirant un volume d'air qui correspond seulement à une basse pression d'aspiration dans le cylindre HP. On obtient par ce moyen que le com- presseur marche à une pression juste suffisamment élevée pour vaincre les résistances des soupapes et des conduits et fournir un faible courant d'air à travers   le-   compres- saur.

   Dans un compresseur tel que celui qui est décrit ci-dessus, il est normalement prévu, entre la soupape d'interception du réservoir à air, la soupape de la chambre d'expansion et la soupape d'échappement une con- nexion telle que l'ouverture de la communication entre le cylindre BP et la chambre d'expansion ferme en même temps le réservoir à air de démarrage et ouvre la sou- pape d'échappement.

   Il n'est pas nécessaire d'aménager 

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 une chambre d'expansion spéciale dans le compresseur car il est possible d'utiliser comme chambre d'expansion le refroidisseur intermédiaire entre les cylindres BP et HP et d'introduire un tuyau allant de la chambre BP au refroidisseur et &y-passant les soupapes du cylindre   BP,   ledit tuyau de dérivation pouvant être fermé par une soupape de réglage* 
Dans un compresseur dans lequel le refroidisseur tel qu'il vient d'être décrit est utilisé comme chambre d'expansion, l'installation proposée peut être obtenue à l'aide de moyens combinés avec la ou les soupapes de pression, moyens à l'aide desquels lesdites soupapes peuvent être maintenues ouvertes lorsque le compresseur travaille à rendement réduite Dans ce cas,

   le refroidis- seur fonctionnera également comme chambre d'expansion. 



   La description qui va. suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la manière dont l'invention peut être réalisée. 



   La fige 1 est une élévation en coupe d'une forme de construction d'un compresseur actionné d'une manière continue par un moteur auxiliaire à combustion et la fige 2 en est le diagramme indicateur correspondante 
La fige 3 montre une autre forme de construction du compresseur et la fige, 4 en est le diagramme indica- teur correspondante 
La fige 5 montre encore une autre forme de construction du   compresseuro     Dqns   la disposition montrée à titre d'exemple à la fig. 1, le moteur auxiliaire consiste en un moteur à 
3 cylindres a1, a2, a3, Les pistons qui se meuvent dans ces cylindres sont désignés par bl, b2, b3.

   Là vilebrequin 

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 du moteur auxiliaire est reliée directement à une dynamo c ou à une génératrice électrique à l'aide d'un accouple- ment   ou   embrayage convenable:* En plus de ce qu'il actionne la dynamo c, le moteur auxiliaire actionne également le compresseur à marche continue servant à recharger le réservoir à air de démarrage p de l'installation motrice principale et le compresseur en question est à cet effet disposé pratiquement de manière à être actionné directement par une manivelle supplémentaire que présente le vilebre- quin du moteur- auxiliaire. Le compresseur qui est re- présenté est un compresseur à deux étages comprenant un cylindre HP d et un cylindre HP e. Dans les cylindres joue un piston différentiel se composant d'un piston BP f et d'un piston HP g.

   Le piston BP est pourvu d'une chambre d'expansion h qui peut être reliée avec ou séparée d'avec l'espace nuisible du cylindre HP d par une soupape i. 



   D'une manière analogue le cylindre HP e est pourvu d'une chambre d'expansion j qui peut être fermée par une soupape. k. Les soupapes i et k sont reliées par des bielles ver- ticales à un levier horizontal 1 pivotant dans un palier fixe m. La position du levier.1 peut être réglée à l'aide d'un volant monté sur une tige filetée dont   l'éorou   est constitué par le levier 1, de telle sorte que la rotation du volant n oblige les soupapes i et k à s'ouvrir et à se fermer en même temps* Le cylindre BP livre l'air au cylindre HP à travers le refroidisseur intermédiaire q. 



   Lorsque les soupapes i et k sont fermées le compresseur donne son plein rendement et l'air comprimé est livré au réservoir à air de démarrage par un tuyau o. Lorsque les   soupapes   i et k sont ouvertes, le compresseur continue à fonctionner avec un rendement considérablement réduite 
La   fige 2   représente le diagramme indicateur cor-   que rspondant compresseur . Pour>ce diagramme soit   

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 mieux compris, on l'a dessiné comme si la compression s'effectuait en une phase unique.

   Le diagramme indicateur varie suivant que les compresseurs travaillent à plein rendement ou à rendement réduitLe diagramme 1,2,3,4 correspond au rendement maximum du compresseur, les sou- papes i et k étant fermées, les abcisses du diagramme 1,2,3,4 doivent être mesurées à partir de l'axe d'or- donnée y.

   Lorsque les soupapes i et k sont ouvertes, l'espace nuisible du compresseur est augmenté et en même temps le diagramme de travail est changé et devient le diagramme 1,5,3,6 dont les abcisses doivent être mesu- rées en partant de l'axe d'ordonnée yl  
Le dispositif montré à la fige 1 fonctionne de la manière suivante: 
Lorsqu'on manoeuvre le moteur principal par exemple de l'arrêt au départ, ou de la marche avant à la mar- che arrière, ou vice versa, la pression baisse dans le réservoir à air de démarrage en sorte qu'après la ma- noeuvre, la pression régnant dans le réservoir est au- dessous de la normale.

   Pour élever à nouveau la pression dans le réservoir jusqu'au niveau normal, on ferme les soupapes i et k en tournant le volant n, le compresseur à marche   contionue@est   ainsi amené à travailler avec de faibles espaces nuisibles dans les cylindres d et e et le compresseur donne le maximum de rendement correspondant au diagramme 1,2,3,4 à la fig.2. Le compresseur est auto- risé à travailler à plein rendement jusqu'à ce que la pression ait de nouveau atteint la pression normale ou à peu près la pression normale dans le réservoir d'air de démarrage.

   Lorsque la pression a atteint son degré nor- mal dans ledit réservoir, on ouvre les soupapes i et k de façon à augmenter les espaces nuisibles du compresseur Le résultat est que le   compresseur   marche oontinue ne 

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 livre qu'un volume d'air insignifiant au réservoir d'air de démarrage, le compresseur continuant à fonctionner avec un rendement considérablement réduit, qui correspond au schéma 1,5,3,6.

   Même lorsque le compresseur marche à rendement réduit, un faible courant d'air le traverse de sorte que le compresseur est maintenu exempt des accu- mulations d'huile qui seraient susceptibles de provoquer la cokéfaction de l'huile ou la formation de dépôts de charbon autour des segments de piston-* Etant donné qu'on laisse le compresseur marcher continuellement, les sou- papes sont maintenues en fonction d'une façon permanente de sorte qu'elles n'ont pas l'occasion de gripper par suite de la cokéfaction ou de la présence d'huile conge- lée ou poisseuse, ou pour toute autre chose. Par   consé-   quent, on peut régler le compresseur de manière qu'il travaille à plein rendement toutes les fois qu'un   maneeu-   vre de la machinerie- principale a fait tomber la pres- sion dans le réservoir à air de démarrage. 



   Dans la seconde forme de construction qui est mon- trée à la fig. 3, les parties correspondant à celles de la fig.1   sept   désignées de la même manière que dans cette dernière.   Le   cylindre BP est pourvu, de la même manière qu'à la fige 1 d'une chambre d'expansion h tandis que. le   cylindre:   BP ne comporte: pas de chambre de ce   genrew   La communication entre les cylindres à basse et haute pres- sion se fait par l'intermédiaire du refroidisseur à basse pression q. Le tuyau O,c allant du cylindre HP e au ré-   aervoir   à air de démarrage p est pourvu d'un système de soupape r,s,t,u. Ce système comprend une soupape r pour- vue d'un siège aussi bien en haut qu'en bas..

   La soupape r peut s'appliquer sur le siège s de manière à fermer le passage à la dernière partie du tuyau à l'entrée du tuyau 
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 o ,.... n. 1AoI. A 

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 o. En même temps elle établit la communication entre le tuyau o et l'atmosphère. Dans son autre position extrême la soupape r s'applique contre le siège t en faisant ainsi communiquer le compresseur avec le réservoir à air de démarrage au moyen du tuyau. 0 o, l'orifice d'échappe- ment étant dans ce cas fermé.

   Le système à soupapes dé- crit ci-dessus comprend, outre la soupape r et les sièges s,t une soupape aspiratrice à ressort q servant à régler la pression d'échappement ou de décharge avec le réser- voir à air de démarrage p ou le tuyau o, on peut combi- ner une soupape de retenue (non représentée sur le des- sin) qui s'oppose au retour de l'air   comprimé   travers le tuyau o. 



   -Entre la soupape r et la soupape i isolant la chambre d'expansion h, on peut disposer une tige de liai- son convenable pourvue d'un organe de réglage à main N, de sorte que l'interception de la chambre d'expansion h au   moyen d'un   organe de réglage à main N oblige en même temps la soupape r à descendre jusqu'à sa position la plus basse dans laquelle elle s'applique contre le siège t. Dans cette position, la soupape r a établi la commu- nication entre le compresseur et le réservoir à air de démarrage p par l'intermédiaire du tyau 0 o.

   Toutefois, lorsque la soupape r est amenée à sa position supérieure, la soupape i établit la communication entre le cylindre BP e et la chambre d'expansion h en même temps que le tuyau 0 est isolé du tuyau o et est amené dans le mouvement de retour, à communiquer avec l'atmosphère par l'intermé- diaire de la soupape d'arrêt u. Le compresseur représenta à la fig. 3 fonctionne de la manière suivantet 
Lorsque le compresseur marche à plein rendement la soupape i est fermée: de sorte qu'à chaque course de 

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 piston le cylindre HP d aspire. virtuellement, la totalité de son volume d'air, qui après compression dans le cylindre HP passe par le refroidisseur intermédiaire q au cylindre HP e dans lequel il est comprimé , à une pression légèrement supérieure à celle du réservoir à air de démarrage.

   Comme, en même temps., la soupape. r s'applique oontre son siège intérieur t, l(air passe directement par le tuyau 0   o,   au réservoir p  Ce dernier étant charge à la pression normale, le régulateur à main   @   est ajuste: de façon à   ouvrir la   soupape i et en même temps la soupape r s'applique sur son siège supérieur s.

   De cette manière, le tuyau 0 est mis en communication aveo l'atmosphère, la chambre d'ex- pansion h s'ouvrant en même temps de telle sorte que le cylindre BP d aspire un plus faible volume d'air qui est comprimé pendant la   a:ourse   ascendante de montée du piston f et livre au cylindre HP par le refroidisseur intermédiaire   qo   La pression qui règne dans le tuyau 0 s'échappant, le cylindre HP ne peut comprimer l'air au- delà de ce qui est nécessaire pour vaincre les résistances des soupapes des tuyaux et autres. organes analogues,. La pression d'échappement est réglée au moyen de la soupape de réglage u. 



   Le schéma qui est représente à la. figé 4 correspond à celui de la fig.2. Lorsque le compresseur marche à plein rendement il donne le diagramme   1,2,3,4   alors que lorsqu'il ma rche à rendement réduit il donne le diagramme   1,5,6,4   qui montre que l'air n'est comprimé qu'à la pression minimum. De même le volume d'air aspiré est con-   sidérablement   réduit en raison de. ce que l'espace nuisible est plus grand.

   Dans les conditions normales le volume de ce dernier est réglé de manière que le volume d'air pas- sant par le compresseur soit réduit au minimum -mais soit 

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 cependant suffisamment grand pour tenir le compresseur exempt d'huile, faire mouvoir les soupapes à chaque course du piston et les maintenir exemptes d'huile* 
La variante de construction du compresseur qui est montrée à la fig.5, correspond en partie à celle de la fig.3, avec cette différence que la chambre d'expan- sion h de la fig. 3 a été supprimée et remplacée par le serpentin d'air du refroidisseur à basse pression qa 
Comme on le voit à la fig.

   5, le cylindre BP d est pourvu d'un tuyau de dérivation v comportant une soupape de réglage I de sorte que le cylindre BP d peut être mis en communication directe avec le refroidisseur q en passant par les soupapes du cylindre BP, Le refroidis- seur q peut de cette manière'être utilisé comme chambre d'expansion en combinaison avec le cylindre BP lorsqu'on désire voir marcher le compresseur à rendement réduit. 



  Lorsque le tuyau de dérivation v est fermé par suite de la fermeture de la soupape I, le compresseur donne son plein rendement 
Un compresseur établi selon la fig. 5, et dans le- quel le refroidisseur peut être utilisé comme chambre d'expansion pour le cylindre HP d, peut également être disposée de telle façon qu'à la place du tuyau de dériva- tion v, il soit prévu des moyens à l'aide desquels la ou les soupapes de pression du cylindre à basse pression   puissent   être maintenues ouvertes de sorte que le refroidis- seur communique par les soupapes de pression ouvertes avec le cylindre HP et serve de chambre d'expansion. 



   Dans le compresseur de la fige 5, on peut utiliser un système de soupape r,s,t,u analogue à celui qui est montré à la fig. 3   eentre   la soupape d'échappement r et la soupape I fig.5, isolant la. chambre d'expansion, 

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 on peut introduire une liaison à tige et bielle ou son équivalent laquelle peut être reliée au régulateur à   main M   de façon que la pression régnant dans le tuyau 0 puisse être expulsé ou chassé automatiquement dès que la chambre d'expansion est mise en jeu par suite de l'ou- verture de la soupape I. 



   Etant donné que le principe essentiel de l'in- 
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 vention consiste dans l'utilisation d'un'-'oompresseur à marche continue pourvu, d'une manière- connue, de moyens, pour augmenter ou réduire les espaces nuisibles ( ou l'un de ces espaces) du compresseur, ce dernier sera normale- ment construit de manière à former un bloc ou élément unique avec le moteur auxiliaire actionnant le compresseur* Dans la forme de construction du bloc moteur auxiliaire- compresseur qui est montré à la fig.l, le vilebrequin du compresseur fait corps avec le vilebrequin du moteur au- xiliaire, tel sera normalement le cas même lorsque le com- presseur représenté à la fig. 1 est remplacé par un des: compresseurs montrés aux fig. 3 ou 5.

   A la place de l'arbre faisant corps avea le moteur auxiliaire et le compresseur on peut tout aussi bien employer deux vilebrequins, ou ooaxiaux rigidement reliés l'un à l'autre ou bien simple- ment des vilebrequins disposés de manière que le vilebre- quin du compresseur soit mis en rotation par celui du mo- teur auxiliaireo 
Revendications et résumée 
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**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. Perfectionnement apporte aux installations de moteurs pour la marine dans lesquelles le ou les réservoirs à air de démarrage est ou sont rechargés par un compres- seur d'air actionne par- un moteur auxiliaire, perfection- nement caractérisé par ce fait que le compresseur est ac- tionné de manière continue par un moteur auxiliaire à <Desc/Clms Page number 14> combustion interne servant en même temps à actionner une dynamo électrique ou autre machine équivalente et mar- chant, par conséquent ,à une vitesse essentiellement cons- tante, le compresseur n'étant admis à donner son plein rendement que lorsque la pression qui règne dans le ou les réservoirs à air de démarrage tombe au-dessous de la normale, alors que, lorsque cette pression est normale,

le compresseur- est amené à continuer sa marche à rende- ment réduit par le fait que l'espace nuisible du compres- seur est accru, d'une manière en soi connue, par l'addi- tion d'une ou plusieurs chambres d'expansion'* 20- Des modes de réalisation du perfectionnement spécifié sous I et présentant les particularités sui- vantes pouvant être prises séparément ou en combinaison:

a) on utilise un compresseur à étages dont seul le cylindre à basse pression est pourvu d'une chambre de détente alors qu'une soupape est branchée sur la tuyau- terie par laquelle le cylindre à haute pression du com- presseur livre de l'air au réservoir d'air de démarrage, la dite soupape agissant, lorsqu'elle est dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes, comme soupape d'inter- ception pour le réservoir à air de démarrage et comme soupape d'échappement pour la tuyauterie, ou encore comme soupape pour interrompre la communication entre ladite tuyauterie et l'atmosphère, une liaison à bielle et à tige, ou son équivalent, étant en outre prévue entre la soupape en question et l'une ou l'autre des soupapes servant à isoler la chambre d'expansion du cylindre à basse pression,

de telle sorte que les dites soupapes puissent être manoeuvrées simultanément à l'aide d'une manette unique; b) Un refroidisseur permet à l'air d'être évacué du cylindra à basse pression du compresseur, ce dernier <Desc/Clms Page number 15> communiquant avec le refroidisseur au moyen d'une ou plusieurs soupapes et ledit refroidisseur servant de chambre d'expansion pour le cylindre àbasse pression; a) une dérivation munie d'une soupape sert à relier le refroidisseur à basse pression au cylindre à basse pression sans passer par la ou les soupapes de pression de manière qu'il serve de chambre d'expansion pour le cylindre à basse pression;

d) des moyens convenables permettant à la soupape, ou les soupapes du cylindre à basse pression d'être main- tenues ouvertes, de manière que le refroidisseur à basse pression soit ainsi, mis en communication avec le cylin- dre à basse pression pour agir comme chambre d'expansion à l'égard de ce dernier