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dispositif régulateur de course pour moto-compresseurs à pistons libres, à combustion interne.
Contrairement aux machines à manivelles, la position de fin de course des pistons libres de compresseurs à pistons libres varie lorsque le débit du compresseur varie.or, la position de fin de course de détente a une action sur l'é- nergie de rappel des pistons libres et par conséquent sur la possibilité d'assurer la constance de la marche des pis¯ tons libres.
Pour assurer la constance de la marche des pistons libres malgré les fluctuations de la pression de refoulement et du débit du compresseur, conformément à l'invention, un dispositif opérant en fonction de la position de fin de cour¯
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se de détente d'un piston libre agit sur,l'organe de réglage de la puissance du cylindre moteur. Pour empêcher toute surcharge de cylindres individuels, lorsqu'il s'agit de compresseurs \ pistons libres à plusieurs cylindres, les divers cylindres sont avantageusement munis d'un organe régulateur de puissance et d'un dispositif opérant en fonction de la position de fin de course de détente du piston libre, et agissant sur cet organe.
L'organe régulateur de puissance du cylindre moteur peut aussi être soumis à l'action d'un autre dispositif actionné en fonction d'une grandeur de fonctionnement, par exemple la pression de refoulement, du fluide moteur envoyé à la machine motrice montée en aval du compresseur à pistons libres, ou de la machine motrice ellemême, par exemple le nombre de tours. En outre, le dispositif opérant en fonction de la position de fin de course de détente peut être fait sous forme d'organe de transmission hydraulique ou pneumatique comportant une soupape régulatrice de pression ouverte par le piston libre.
Un exemple de réalisation de l'invention est représenté schématiquement dans le dessin annexé.
La fige 1 est une vue d'un compresseur 1 pistons libres comportant un dispositif de transmission hydr aulique entre un piston libre et l'organe de réglage de la pompe à combustible.
La fige 2 indique les positions du dispositif de transmission au point mort intérieur du piston libre.
La fig. 3 indique l'action combinée sur l'organe de réglage de la pompe à combustible à partir de la position de fin de course du piston libre et sous l'action de la pression de refoulement du compresseur.
Dans le corps de cylindre 1, qui comporte le cylindre moteur 2 et les cylindres compresseurs 3, 4, se meuvent deux pistons libres opposés 5,7 et 8, 9 constitués chacun d'un
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7,9 respectivement. Le cylindre moteur 2 comporte des lumières d'admission 10 pour l'air de combustion, des lumières d'échappement 12 pour les gaz et une soupape à combustible 13. Les cylindres compresseurs sont à simple effet et comportent des chambres de compression extérieures 14, 15 des soupapes d'admission 17 et des soupapes d'échappement 18.
Les deux compresseurs aspirent hors du canal d'aspiration 19.
L'air comprimé dans le cylindre compresseur 3 entre par les lumières d'admission 10 dans le cylindre moteur 2, et l'air comprimé dans le cylindre compresseur 4 entre dans le collecteur de pression 20, auquel sont reliées également les lumières d'échappement 12 du cylindre moteur 2. Au sortir du collect eur de pression 20 le mélange entre dans une machine motrice non représentée, par exemple una turbine à gaz, Le réglage de la quantité d'air aspirée par le compresseur est assuré au moyen du clapet de refoulement 22 monté dans la tubulure d'entrée 23 du canal d'aspiration 19. La position du clapet 22 est réglée par le régulateur de pression 24, dont le piston 25 est soumis à la pression régnant dans le collecteur 20 et à la contre-pression du ressort 26.
Un levier 28, qui actionne le piston 29 de la pompe à combustible 30, est articulé sur la tige de guidage 27 du piston 5,7.
Dans la position de fin de course de détente du piston 5,7 l'articulation 32 du levier 28 rencontre le galet 33 du levier 34, qui actionne la soupape de pression 35 du dispositif de transmission 36. Le dispositif de transmission 36 comporte, en plus de la butée, le levier 34 avec le galet 33, la boite 37, la soupape régulatrice de pression 35 avec l'orifice d'arrivée 38 et l'orifice d'écoulement 39 pour le liquide sous pression, et il comporte en outre un cylindre 40 et un piston 41 qui est chargé par la pression du liquide sous pression et par la contre-pression du ressort 42. Un étranglement égaliseur 43 se trouve dans le conduit de communication entre la boite 37 et le cylindre 40.
La tige 44
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du piston 4=1 agit par l'intermédiaire du levier 45 et de la tige 46 sur l'organe de réglage de l'arrivée du combustible à la pompe a combustible 30, organe qui peut être par exemple une soupape de décharge ou une soupape d'aspiration.
Le fonctionnement est le suivant.
Lorsque la turbine à gaz reliée au collecteur da prao¯ sion tourne a vide, elle ne consomme que peu de gaz et la pression dans le collecteur 20 est haute, de sorte que le clapet 22 est presque complètement fermé par la piston 25,, La puissance fournie par le compresseur à pistons libres est donc également minime. La position de fin de course de détente du piston libre 5,7, se trouve en I, de sorte que le galet 33 et par conséquent le levier 34 sont repoussés profondément vers le bas, et que la soupape régulatrice de pression est également ouverte jusqu'à la position I, c'est à dire grande ouverte et pendant relativement longtemps.
L'arrivée du liquide sous pression par le conduit 38 de la boite 37 est constante, ce qui fait que, la soupape régul atrice de pression étant ouverte jusqu'à la position de fin de course de détente I, du liquide sous pression sort de la boite 37 en quantité abondante par l'orifice d'écoulement 39. La durée de l'ouverture de la soupape régulatrice de pression est, il est vrai, petite par rapport à la durée de la course du piston libre, parée que le piston libre n'ouvre cette soupape que dans la position extrême, mais pour un grand nombre de courses il s'établit une sortie constante de liquide sous pros¯ sion. La quantité dépend de la section d'ouverture momentanée de la soupape, et la pression varie, dans la boite 37, avec la quantité de liquide qui sort.
Plus la course de la soupape régulatrice de pression 35 est grande, et par conséquent aussi la quantité de liquide qui sort, plus la pression est basse dans la boite 37 et par conséquent dans le cylindre 40,
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et l'organe de réglage de l' arrivée du combustible, dans la position de marche vide.
Maintenant, si l'on charge la burbine à gaz reliée au collecteur 20, la pression baisse dans ce dernier. Le piston 25 monte et ouvre le clapet 22. La quantité d'air aspirée augmente, et avec elle le travail de compression. Le piston libre n'atteint plus la position de fin de course de détente I, de sorte que la soupape 35 effectue aussi une course plus petite. L'écoulement s'arrête lorsque la soupape 35 commence à ne plus s'ouvrir* En conséquence la pression monte dans,la boite 37 et dans le cylindre 40, et le piston 41 est repous- sé Ters le bas. Ceci a pour effet de régler sur une admission plus grande l'organe de réglage de l'arrivée du combustible.
Lorsque la puissance du compresseur pistons libres a ete ainsi augmentée, il faut, pour que l'on obtienne un réglage stable, que la position de fin de course de detente soit à l'intérieur par rapport à la position I; pour la pleine charge c'est par exemple la position II. L'ouverture et la fermeture momentanées de la soupape régulatrice de pression 35 produisent, dans la boite 37, des fluctuations de pression qui,par suite de la présence de l'étranglement égalisateur 43, se manifestent dans le cylindre 40 au moins dans une me¯ sure réduite, de sorte que le piston 41 vient occuper une position qui correspond à la moyenne de ces fluctuations momentanées de la pression et qui n'obéit pas aux fluctuations rapides de la pression.
La fig. 2 représente le piston libre 5,7 pendant sa course vers l'intérieur. L'articulation 32 s'est écartée du galet 33 et le levier 34 occupe la position la plus haute, dans laquelle la soupape régulatrice de pression 35 est fermée.
Lorsqu'il s'agit de compresseurs à pistons libres comportant plusieurs cylindres composés d'un cylindre moteur et d'un cylindre compresseur, et lorsque l'injection a lieu sans air, chaque cylindre individuel comporte une pompe à
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combustible. La fig. 3 montre les pompes à combustible 30, 30a de deux cylindres moteurs différents, dont les pistons libres occupent des positions différentes, comme cela résulte des positions des leviers 28, 28a, Le régulateur de pres¯ sion 50, qui est relié au collecteur de pression 20 de la fig. 1 au moyen du conduit 51, comporte un piston 52 charge d'un côté par la pression de refoulement qui règne dans le collecteur 20, et de l'autre côté. par un ressort 53.
La tige de piston 54 fait ainsi tourner l'arbre de réglage 56, au moyen du levier 55, en fonction de la pression régnant dans le collecteur 20. Les leviers 57, 57a des pompes 30, 30a, sont fixés sur l'arbre 56 et déplacent l'extrémité de gauche des leviers à deux br as 60, 60a, au moyen de biellettes 58, 58a.
Les tiges 46, 46a du dispositif de transmission 36 (fig. 1) attaquent l'extrémité de droite des leviers 60, 60a, tandis que les tiges 61, 61a, qui partent du milieu, aboutissent à l'organe de réglage du combustible faisant partie des pompes 30, 30a. Aux petites puissances la pression de refoulement est haute et le piston 52 s'abaisse, et avec lui aussi les leviers 57 et l'extrémité gauche des leviers 60. En conséquence les degrés d'admission du combustible diminuent dans tous les cylindres et le réglage commun au moyen du régulateur de pression 50 se charge de la variation lente de la charge de base de toute l'installation.
En plus de cela, toutefois, et par suite de ce que 1.'admission du combustible est réduite, il en résulte que la position de fin de course de détente des pistons libres est ramenée vers l'intérieur et que la soupape régulatrice de pression 35 (fig. 1) de chaque cylindre à piston libre est moins ouverte, de sorte qu'un réglage complémentaire de l' admission du combustible de la pompe 30 a lieu au moyen de la bielle 46, qui monte par suite de ce que la pression est plus grande dans le cylindre
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40. Le piston libre 5 n'atteint alors plus, dans la marche à . , - - - - i - - 0 ¯ . M - -- .7 . .Z ..4-,.. vW.-. T -4- ; 1 ,m I . i--
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teint plus que la position II, la zone de réglage du régulateur de course s'étendant entre les positions extrêmes II et III.
Les dispositifs de transmission 36 se chargent du régla¯ ge complémentaire momentané rapide pour les fortes fluctuations de charge et de l'équilibre entre les divers cylindres à combustion interne du compresseur à pistons libres à plusieurs cylindres. Cet équilibre est rendu nécessaire par les variations inévitables dans l'état de chaque pompe individuelle à combustible, les frottements des pistons libres, le fonctionnement des soupapes du compresseur, etc.
Pour les cylindres de compresseurs 1 simple effet compor¯ tant des chambres de compression extérieures, l'énergie de rappel sert à rappeler les pistons libres et à fournir le travail de compression dans le cylindre moteur. Pour assurer la constance de la marche des pistons libres de compresseurs à pistons libres fonctionnant suivant le procédé Diesel, il est nécessaire que la pression de compression soit atteinte dans le cylindre moteur, pour que le prochain allumage ait sûrement lieu. L'énergie de rappel peut être fournie par exemple par la quantité d'air comprimée restant dans les espaces nuisibles des cylindres compresseurs 3, 4. Si cette quantité d'air ne peut pas fournir assez d'énergie, on peut avoir recours à d'autres matelas d'air dans des cylindres particuliers.
La capacité des espaces nuisibles 14, 15 (fig. 1), et par conséquent la quantité de l'air comprime qui y reste, ou la grandeur de l'énergie de rappel, dépendent de la position de fin de course de détente. Les différentes positions de fin de course de détente pour la marche à vide et la plei¯ ne charge I et II correspondent au degré d'irrégularité des régulateurs de vitesse. Il peut toutefois être indispensable d'obtenir la même position de fin de course de détente pour toutes les charges, de sorte qu'il faut, pour obtenir un réglage de la puissance, la position de fin de course de détente restant la même, parallèlement au dispositif de rappel pour
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les régulateurs de vitesse isodromes, insérer un dispositif de rappel entre la piston de réglage et l'organe de réglage de la puissance.
L'invention assure l'avantage qua le compresseur à pis¯ tons libres peut s'adapter de lui-même à la charge de la machine motrice montée en aval de ce compresseur, et que La cd-nstance de la marche des pistons libres est assuréa par un dispositif de réglage simple et peu coûteux. En outre le service du compresseur à pistons libres se trouve ainsi sim- plifié et il se réduit sensiblement à la mise en marche du compresseur.
Au lieu que le dispositif travaillant en fonction de la position de fin de course de détente du piston libre agisse sur l'organe de réglage de l'arrivée du combus- tible au @ylindre moteur, ce dispositif peut agir sur l'or¯ Cane de réglage de l'arrivée de l'air à ce cylindre, sur l'organe de réglage de la pression de l'air de charge complémentaire pour le même cylindre, ou sur l'organe de réglage monté dans l'orifice d'échappement des gaz.
Il peut agir sur ces organes individuellement ou sur plusieurs de ces organes simultanément ou successivement, cette action étant telle que, lorsque la position de fin de course de détente varie et se trouve reportée vers l'extérieur, ces organes sont déplacés de façon que la puissance produite dans le cylindre moteur soit réduite, tandis que si la position de fin de course de détente est reportée vers l'intérieur, vers la chambre de combustion qui se trouve entre les pistons libres, l'action exercée sur les organes mentionnés tend à augmenter la puissance pour assurer un réglage stable.
Le dispositif de transmission hydraulique ou pneumatique peut être construit de façon que, si un dérangement se produit dans l'arrivée du fluide sous pression par le conduit 38, ou si la pression manque, l'arrivée du combustible soit réglée à une admission nulle ou que les autres organes soient amenés à la position
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Si. le réglage de la puissance du compresseur à pistons libres est effectué par exemple % la main, le dispositif opérant en fonction de la position de fin de course de détente des pistons libres peut servir uniquement à agir sur l'orga.., ne de réglage de la puissance dans le sens d'une réduction lorsqu'une position de fin de course de détente maxima se trouve dépassée, c'est à dire servir uniquement de dispositif de sûreté .
Lorsqu'il s'agit de compresseurs à pistons libres à plusieurs cylindres combinés composés de cylindres moteurs et de cylindres compresseurs, les pistons libres fonction¯ nent dans chaque cylindre, par suite de l'absence d'arbre à manivelles, tout à f ait indépendamment de ceux d'un autre cylindre. Lorsque l'arrivée du combustible est réglée en commua, les divers cylindres peuvent fournir des puissances tout à f ait différentes et quelques cylindres peuvent être surchargés, tandis que d'autres ne fournissent rien ou presque rien.
Du fait que les divers cylindres combinés sont munis d'un organe régulateur de puissance et d'un dispositif opérant en fonction de la position de fin de course de déten- te des pistons libres pour agir sur l'organe de réglage, il en résulte l'avantage que la puissance est répartie unifor¯ mément sur tous les cylindres et qu'un débit plus uniforme d'air comprimé avec ou sans mélange de gaz d'échappement est assuré. Toutefois, si les pistons libres d'un cylindre combiné sont reliés positivement aux pistons d'un ou de plusieurs autres cylindres combinés, les organes régulateurs de puissance de ces cylindres peuvent être soumis à l'action d'un dispositif commun opérant en fonction de la position de fin de course des pistons libres d'un cylindre, ce qui simplifie le réglage a et le rend moins coûteux.
L'autre dispositif servant au réglage de la charge de base et agissant, en plus du dispositif de transmission dépendant de la position de fin de course de détente, sur l'organe régulateur de puis¯ sance du cylindre à combustion interne, peut dépendre, au lieu
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de la pression de refoulement, de la température, de la quantité, etc. de fluide moteur envoyé à la machine motrice montée en aval du piston libre, ou d'un autre facteur da fonctionnement de la machine motrice elle-même, par exemple de la vitesse, de la pression, de la température, etc. du fluide moteur en amont ou en aval de la machina.
Au lieu de servir pour des installations dans lesquelles l'air est envoyé une turbine à gaz après avoir été mélangé avec les gaz d'échappement, le dispositif de réglage de la course peut servir aussi par exemple pour des compres- seurs à pistons libres comprimant simplement de l'air. on a alors l'avantage d'une marche en paraalèle simple de différents compresseurs à pistons libres sur un conduit de refoulement commun.
Le réglage de la quantité d'air par étranglement au moyen du clapet 22 peut aussi être remplacé par un étrangle¯ ment dans le conduit de refoulement allant aux cylindres com¯ presseurs. !lorsque ces modes de réglage sont utilisés avantageusement pour les moto-compresseurs jumelés à pistons libres, dans lesquels, pour des raisons de construction, la zone de réglage de l'espace nuisible est étroitement limitée, on peut encore agir sur le refoulement de l'air en faisant varier l'espace nuisible dans le compresseur. Lorsqu'il s'a¯ git de compresseurs pistons libres comportant des chambres de compression extérieures, on obtient ce résultat du fait que l'élongation de la course augmente lorsque l'admission du combustible augmente, et diminue lorsque cette admission diminue.
Un exemple en est donné par le réglage supplémentaire conforme à la fig. 3, réglage suivant lequel la zone de réglage entre les positions I et II de la fig. 1 se déplace graduellement vers l'intérieur lorsque l'arbre de réglage 56 tourne, pour faire place par exemple dans la position extrême
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Dans le compresseur . pistons libres le nombre de courses et le degré d'admission du combustible sont indépendants l'un de l'autre. Toutefois, pour régler le refoulement de l'air, on pourrait aussi faire varier le nombre da courses en faisant varier la masse des pistons libres.
Au lieu du dispositif de transmission hydraulique il peut y avoir aussi un dispositif mécanique ou électrique ou un dispositif combiné, et le cas échéant l'organe de régla.. ge de la puissance peut être ouvert par un choc du piston libre à chaque course.