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Moteur à fluide comprimé 1 simple effet, à admission, détente et course variables, à réglage automatique.
La .présente invention a pour objet un, moteur, à fluide comprimera, simple effet permettant une utilisation extrêmement économique tant au point de vue de l'exploitation, entretien et main d'oeuvre qu'à celui de la consommât ion du fluide.
On connsit, en effet, de nombreux types de moteurs de moteurs à air comprimè à simple effet qui présentent les inoonvénients Suivants;, , ¯ ¯ ¯ La distribution se fait par des moyens mécaniques (pâmes , leviers , etc.) ou semi-mécaniques et les organes venant à s'user, elle s'opère avec lenteur et, retard. y ¯ La plupart des systèmes de distribution connus comportent un canale et des orifices communs pour.l'admission et¯ l'échappemetnt du fluide moteur.
Cette,disposition a-pour, effet de refroidir progressivemetn, à la suite d'échappements . successifs, les orifices d'amenée.,,'et ce jusqu'à, condensation de la vapeur d'eau et formation de glace, d'où bouchage des
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conduits et enrayement possible des organes de distribution.
Par.suite d'une suppression.accidentelle du fluide moteur, l'appareil peut rester dans une position intermédiaire, susceptible de rendre le démarrage impossible ou tout au moins difficile.
La plupart des appareils emploient le fluide moteur sans le détendre,' ce qui représente une très mauvaise utilisation de l'énergie dépensée ; d'autre part,' ils ne prévoient pas de dispositif permettant de compenser automatiquement les variations de la pression du fluide moteur dans les tuyauteries d'amenée, ou les variations de la charge résistante opposée au¯piston. ¯ ¯
L'appareil faisant l'objet de la présente invention a pour but de remédier a. ces-divers inconvénients, et ce d'une façon simple. En¯particulier, il présente une distribution
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commandée pïièuna-tiquement, ce iqui assure une commande brusque et¯une ouverture totale des lumières par les tiroirs qui restent maintenus énergiquement en position.par la pression du fluide moteur.
De ce fait, on supprime les points morts,. ¯Les tiroirs de¯la distribution étant verticaux,,On évite au¯maximum les causes d'usure et, d'autre part, ils sont disposés pour qu'en
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cas¯¯d'é.bsenoe du fluide moteur ils retombent par leur propre poids et reprennent la position d'admission.
Tous les organes en mouvement: piston, tiroirs, etc... sont garantis contre des chocs violents par la formation d'un matelas d'air comprimé en fin de course, lequel constitue un amortisseur d'une souplesse parfaite.
L'admission du fluide sous pression, l'échappement après¯ détente et le refoulement du fluide pendant la course retour ont lieu par des canaux distincts; l'admission et le refoulement se faisant par des distributeurs et l'échappement se faisant directement à l'atmosphère par des¯séries de trous
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percés dans une paroi mince, disposés à la partie inférieure du cylindre, à, l'opposé des distributeurs, et présentant une large section. Cette disposition oblige le fluide à circuler
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dans un sens unique et l'on évite de refroidir progressivement les orifices des distributeurs et de produire de la glace.
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L'admission et la détente varient'autômatiquement.aveo la.pression du.fluide¯moteur,et la charge résistante opposée au pistons, de façon.à. utiliser au maximum l'énergie du fluide et à éviter les emballements du moteur en. cas de faible charge.
¯Au moyen d'un dispositif très simple, la,¯ coursedu piston est réglable pendant la marche même de l'appareil selon les besoins,
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Oette possibilité de faire varier les périodes d'admission', de détente ainsi,que,la course du piston permet l'utilisation la plus.économique du fluide moteur, On comprendra mieux les avantages¯de cet appareil si on l'applique, à titre d'exemple,
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oom m e des gouttières transporteuses employées dans¯ l'exploitation des Mines ¯¯¯¯ 1 n L'effort demandé au'moteur est variable suivant la longueur de-la gouttière, le débit et le poids spécifique de 'la matière transportée, d'ou utilité de régler la force
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du piston en faisant varlér l'admission.
¯ . ' ha¯ press,.on de l'air comprimé est très variable suivant l'endroit de la conduite d'amenée où se trouve placé
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le moteur, ainsi que suivant 1L-'nombre des appareils mis en jeu . le l6ng¯de cette conduite; il, donc de pouvoir supprimer . ou augmenter la détente, 30-- La pente des couloirs étant variable, la course motrice donnant le meilleur rendement doit être réglable.
D'autre part, la.possibilité d'avoir une course ou un effort plus ou moins grand permet de mouffler la commande.
Enfin¯, dans le cas de l'utilisation de ce moteur pour les gouttières transporteuses, la rapidité de la distribution,
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pipp;rtmarlt, le laminage du fluide par les orifices doadmigsiône permet d'avoir un démarrage très brusque du moteur et un mouvement ayant une grande-accélération.
Il est, d'ailleurs, possible d'appliquer ce moteur à la commande de tout autre appareil, la oourse de retour qui, dans le cas des gouttières transporteuses, se fait par le
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propre poids de celles-ci, étant réalisée alors par l'adjonction d'un dispositif quelconque, tel que: contrepoids, ressort, piston auxiliaire -air comprimé¯ ou à. vapeur, etc.,.
¯ ¯. Le dessin.ci-joint représente une forme de réalisation¯ de l'appareil faisant l'objet de l'invention dans le cas de la commande,¯ par air comprimé, d'une gouttière-transporteuse,
La fig. 1¯ est une coupe longitudinale du moteur,, passant par les axes horizontaux du cylindre et verticaux des distributeurs ceux-ci étant dans la position d'ouverture de la période d'admission.
La fig. 2 est une coupe transversale du moteur, passant par le plan B et montrant le dispositif de réglage de la course du piston.
La fig. 3 est une coupe longitudinale du tiroir d'admission dans sa position de fermeture pendant la période de détente.
La fig.4 est une poupe longitudinale du¯tiroir ¯ ¯-¯, d'échappement dans sa position de fermeture pendant la période de détente, ¯¯¯ ¯¯¯¯ ¯ ¯¯¯
La fig.5 est une coupe longitudinale du distributeur d'admission dans sa position de fermeture pendant la période d'échappement.
La fig. 6 est une coupe longitudinale du distributeur d'échappement dans sa position d'ouverture pendant la période d'échappement.
¯La fig. 7 est une coupe longitudinale du moteur montrant ¯une variante'du dispositif de réglage de l'admission et de'la - détente, ¯¯ ¯
Le fond avant du cylindre 1 est en communication, par. ¯ le canal 2, avec le distributeur 3 de l'admission. Celui-ci est constitué par un évidement cylindrique à axe vertical comportant des alésages de différents diamètres et dans lequel peut se .déplacer un tiroir.portant des pistons de sections 4, 5. 6 et 7 en rapport avec les alésages dans lesquels ils se déplacent,
Les extrémités inférieure et supérieure de l'évidement
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du distributeur communiquant.
jvqo¯1¯'a%mosphµre¯par des trous 8 et 9 à'pn g¯iapéµçe et¯d'une position convenables pour permettre la'formation.d'un matelas d'air destiné à l'amortissement des fins de course du tiroir.
L'arrivée du fluide au,distributeur se fait en 10,
Le départ au fond avant du cylindre est muni d'une ouverture 11 mettant en communication la face 6 du tiroir avec le canal 2.
La surface 4 est légèrement supérieure à la surface et la surface 6 l'est à la différence des deux autres. La surface 7.est supérieure à l'excès de la surface 6 sur la différence des surfaces 4 et 5 Lorsque le fluide cesse d'arriver en 1,¯ le tiroir retombe sous l'effet de son poids et occupe la position d'ouverture à l'admission.
Le cylindre 1 porte, le long d'une génératrice, des lumières et 14 qui mettent en communication le cylindre l avec la face 7 du tiroir d'admission, par l'intermédiaire
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du o.nal, 15. Ges lumières peuvent être obstruées par un, t:L-2-?îr de-s':tins d'admission 3' muni pistons tiroir des fins dadmission.16 cylindrique et muni de pistons 12a 13 'et 14-il. Le tiroir est soumis, en 17, à l'action du fluide moteur arrivant.par.le panai 18¯ y,¯ l'autre extrémité 191, il est soumis, d'une part 3 , à l'action d'un ressort 26 ftµ" d'autre part, à, la contre-pression du fluide admis dans le cylindre aveec lequel il est. en. relation par le canal 21.
Les Surfaces.d'action.du fluide en,17 et 19 et la force du ressort sont calculées pour que: '¯ ¯¯¯
1 ) -Quand .le fluide moteur est à la pression maximum et que la charge des gouttières transporteuses est normale,, le- tiroir 16 se déplace vers la gauche de façon que le piston 14a recouvre l'orifioe 14 et que le piston 13a découvre l'orifice 13 ;
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¯,¯ 'COiSque le fluide est èb sa pression minimum et que la charge des gouttières est maximum, les lumières 12 et 13 soient fermées¯ par¯ leur piston respeotif .et, ie, lumière 14 overte.
Og6r4 la¯ charge des gouttières transporteuses vient à diminuer de telle façon que le piston s'emballe,'le
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laminage du¯fluide moteur à travers le canal d'admission orée une certaine dépression dans le cylindre. La force g'exercant alors sur la.face 19 venant à diminuer, le tiroir des fins d'admission se déplace vers la gauche jusqu'à ce que la compression du ressort 20 rétablisse à nouveau l'équilibre. A ce moment, l'orifice de'fin d'admission, qui était ouvert, est fermé et c'est l'orifice qui le précède qui s'est ouvert.
L'admission est donc diminuée et, par suite, il en est de même pour la force du piston.
Le distributeur de refoulemet 22 porte un tiroir 23 à axe vertical en relation, à sa partie inférieure, avec le fond avant du cylindre par le panai 24¯et, à sa partie¯ supérieure, avec l'atmosphère par l'orifioe 25. ,Lorsque¯le cylindre 1 est à l'échappement, le tiroir 23 retombe sous l'effet de son propre poids et découvre l'orifice 20 du oaral
27 de refoulement, qui communique alors avec l'atmosphère.
Lorsque, vers la fin de course retour du piston moteur
28, l'orifice 29 du canal 27 se trouve recouvert, le fluide comprimé entre le fond avant du cylindre et le piston agit sur l'extrémité inférieure du tiroir 23 qui vient ,alors obturer l'orifiec 26.
Des trous 42 et 41 mettent en communication les fonds supérieur et inférieur avec l'atmosphère pour permettre la. formation d'un matelas d'air amortisseur des fins de course du tiroir.
La fin de course du piston est déterminée par des séries de lumière 30, 31 32 qui mettent en communication directe le cylindre 1 avec l'atmosphère. Ces séries de trous peuvent être obstrués à volonté de façon à ne laisser ouverte que la série convenable. A cette fin, un collier demi-circulaire 33, muni d'une¯bande de'cuir, s'applique sur chaque série de trous,, à l'exception de la dernière qui est toujours ouverte, Ces .colliers 33 sont fixés , à une extrémité. par des vis 34, sur , un bossage du cylindre et, à l'autre extrémité , .par vis et,, éorou à oreilles 35 permettant un blocage énergique et un
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desserrage rapide.
Enfin, une série de trous 36 met den communication avec l'atmosphère le fond du cylindre non soumis à l'action du fluide moteur.
Dans ces conditions, le fonctionnement est le suivant:
La tige du piston est supposée attelée à des gouttières tran@porteuses. Lorsque l'échappement s'est produit, le tiroir d'admission ayant coupé l'arrivée du fluide moteur depuis le commencement de la détente, le poids des gouttières a pour effet de ramener le piston vers le fond'avant du cylindre. Dans ce mouvement,.il vient obstruer l'orifice 29 et comprime alores le fluide qu'il repousse vers le fond avant du cylindre.
Le fluide comprimé agit, d'une part, sur l'extrémité inférieure du¯tiroir 23 par le canal 24 et repousse ce tiroir dans¯la position de fermeture au refoulement (fig. 1). Agissant sur la surface 6¯par le panai 11, le fluide comprimé provoque le déplacemetn de haut¯en bas du tiroir du distributeur 3,
Dès que l'orifice du canal 2 est découvert par le tiroir, le fluide moteur,.agissant sur la surface 6 , fait tomber le tiroir à sa position basse d'ouverture l'admission etol'y )'maintient énergiquement.
(Lorsque le fluide moteur n'arrive pas eb 10, le tiroir du distributeur 3 est retombé par son propre poids dans position d'ouverture à l'admission. Dans -oe même cas, le tiroir des fins d'admission est repoussé par le ressort 20 vers la droite jusqu'avec qu'il vienne s'appuyer contre une butée 37).
Le fluide moterur étant admis en 10 pénbtre alors par le panai 2 dans le cylindre et repousse le piston 28 vers la droite, En mêne temps, il maintient énergiquement le tiroir 23 à sa position de fermeture de refoulement (fig. 4) et il ramène le tiroir 16 à sa position d'équilibre, dans laquelle l'orifice de fin d'admission, qui¯est ouvert, correspond à une admission et à une détente convenables. Pendant, la phase d'admission, le fluide ,moteur, agissant sur les' surfaces 4,5 et 6 du tiroir
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d'admission et sous le tiroir de refoulement, maintient énergiquement ceux-ci dans leur position d'ouverture à l'admis- sion et de fermeture du refoulement.
Lorsque le piston a , ¯¯ découvert, celui des orifices 12, 13 et 14 qui est en relation avec le canal 15 ¯,¯le fluide moteur/pénétrant dans ce canal, agit sur la surface 7 et le tiroir d'admission est ramené à
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sapositionhaute de fermeture à. l'admission (fig, ¯3}..- piston 28 continue alors sa course vers la droite'sous l'action de la détente du¯fluide, jusqu'à, ce qu'il découvre celle des¯séries d'orifices 30, 31 et 32 qui met en communication le
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orl3ndre¯aveo l'atmosphère,¯ A ce moment, l'échappement.
Se produit directement dans l'atmosphère et le piston 28 est arrêté dans sa course vers la droite, soit¯par¯la résistance des gouttières transporteuses, soit lorsqu'il vient boucher les orifices 36 par la compression de l'air emprisonné formant amortisseur. ¯¯¯
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A partir du.moment¯o cesse l'admission et jusqu'ii6 la prochaine admission, la face 19 du tiroir 16 n'4tant-, plus soumige l'action du fluide détiendu,'pi.is de la pression atmosphérique, le tiroir 16 se porte vers la gauche sous l'effet de la pression du fluide moteur s'exerçant sur la face 17
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jusqu'à, ¯ce qu'il s'appuie contre la butée 38 par l'-intermédiaire du matelas d,'air¯ qui¯ Se¯ produit¯ quand le tiroir l2lS a dépassé l'orifice 40 de communication ave l'atmosphère.
¯¯¯ Pendant toute la¯durée où les faces 6 et 7 du tiroir d'admission se¯ trouvent soumises à la pression du fluide admis
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détendu ou à la¯ press3on atmosphêrique, ce tiroir est¯maintenu énergiquement dans sa position de fermeture à l'admission par le fluide moteur agissant sur les faces 4 et 5 (fig.3 & 5).
Dès que l'échappemet s'est produit. le tiroir du dis-
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tributeur de refoulement,¯n'étant plus soumis qu'à. l'a pression. atmosphérique, retombe sous l'effet de son poids¯ ou d'un ressort antagoniste et met en communication le oanal 20 avec l'orifice
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29 (f ig. 6).¯....¯¯,.... ..
'Le piston, sollicité par le poids de la¯gouttière trans- porteuse, revient alors vers lefond avant du cylindre,
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Lorsqu'il a dépassa la série d'orifices d'échappement qui est ouverte, le fluide refoulé par le piston s'échappe par le canal 27. Lorsque le piston oeuvre la lumière 29, le fluide refoulé par'le piston est comprimé et,'par les canaux 21 et 22 vient s'appliquer sur les faces 19 et 6 du tiroir 16 et du distributeur 3¯.
¯Un peu.avant. la fin-de coasse retour du piston, la pression est suffisante pour, successivement, soulever le tiroir de refoulement et obturer l'orifice 26, de façon à. mettre le distributeur 22 en position de'fermeture au refoulement et pour provoquer le déplacement du tiroir d'admission vers le bas.
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,,¯ Dès que l' or3f ioe du canal 2 est découvert, le fluide moteur, arrivant par 10 et venant agir sur la surface 6, pousse le tiroir, à fond. et l'y maintient.énergiquement appliqué (fig.1).
L'admission est donc rapide et complète, Dès qu'elle a lieu,, le fluide moteur, pénétrant par le canal 21, agit sur la face 19 et rétablit¯ l'équilibre entre les forces s'exerçant.
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sur le .tiroir 16µ ce qui.a pour.effet de découvrir celui des orifioes 12, 13,ou 14,,qui correspond à la valeur de la pression du fluide moteur...-'.'
Le cycle des opérations.se renouvelle alors de la même
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fagon.
On voit, par la description et le fonotionnement qui viennent d'être donnés : l -que l'admission et la détente varient automatiquemet en fonction de la pression du fluide moteur,
2 - que la course du piston et, par suite, aussi la détente du fluide moteur peuvent être réglées très rapidement
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pendant 1s marche de l'appareil', et sans aucun à.-ooup ar le, desserrage d'un.collier 33 au m9 'de 1'éorou 3µ et le réérra du Ioo113er¯préédemment.ouvert,¯ ,1'¯ ¯¯¯¯¯ ¯¯¯ ¯¯¯ ,¯¯ ¯¯¯¯ 3 ,Jr.que.,¯¯lorsque la charge de la gouttière tra2s orteuse devient, serig iblement, inférieure 6, la normale, le piston, 28,¯ " s'emballant, provoque un laminage du fluide moteur à travers le ' 'de-
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panai 2, d'ou dépression dans le cylindre 1.
A ce moment, la pression du fluide s'exerçant sur¯la faoe 19 du tiroir de refoulement diminuant, le tiroir se porte vers la gauche et découvre celui des orifices 12, 13 et 14 qui est plue rapproché' fond¯, avant que celui qui était découvert, ce qui diminue la durée de l'admission du *±de moteur et supprime l'emballage en économisant le fluide moteur, 4 - que la circulation du fluide se fait en sens unique, les distributeurs étant aussi éloignés que possible des orifices d'échappement 30,31 32 , ce qui évite du maximum le refroidissement sucoessif des orifices d'admission.
En outre, la¯sortie du fluide à l'atmosphère se fait par des orifices en paroi mince, et de grande section; les surfaces de refooidissement du cylindre sont donc très limitées, en sorte qu'on n'a à redouter aucunglaçage des organes du moteur.
On pourrait, sans sortir du domaine de la présente invention, remplacer le dispositif adopté pour amortir les fins de course des tiroirs des distributeurs par des pièces élastiques telles¯ que des ressorts. n pourrait également réaliser une variante du dispositif de réglage de l'admission en supprimant l'automatioité.
Le tiroir 16 serait alors supprimé, ainsi que les oanaux 17 et 21,et des vis pointeaux¯39 (fig. 7) permettraient d'obturer ou d'ouvrir à. volonté les orifices 12, 13 et 14 mettant en. communication le cylindre avec la face 7¯du tiroir d'admission.
Il va sans dire¯que le dessin ci-joint n'est donné qu',à titre d'exempt et que, sans sortir du domaine de 1.' invention, les¯détails indiqués peuvent varier,¯par exemple en ce qui concerne le nombre des orifices de fin d'admission qui est à dérminer d'après les différentes valeurs de la pression du fluide moteur, et les différentes charges qui peuvent être opposées au.piston 28, le nombre et la position des orifices de fin d'admission, comme des orifices de fin de course, variant en raison des positions intermédiaires que l'on veut obtenir.