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Réglage de la puissance de moto-compresseurs à pistons libres.
L'invention concerne le réglage de la puissance de moto-compresseurs à pistons libres. Le nombre de cours des pistons librés de moto-compresseurs à pistons libres pend du travail par course, et est à dire du travail produ penda.nt une course double (course vers l'intérieur et cou se vers l'extérieur des pistons libres) dans la partie mo trice du moto-compresseur autrement dit la partie dans la quelle on obtient le travail par course. C'est pourquoi i n'est pas possible, dans les moto-compresseurs à pistons libres, contrairement au réglage de la vitesse de compres seurs comportant un mécanisme 3. manivelle ou de compress
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rotatifs, de faire varier le nombre de courses indépendamment du travail fourni par course.
L'invention consiste en ce qu'en plus du réglage du travail par course, dans la partie motrice du moto-com- presseur à pistons libres, un réglage du gaz moteur, c'est à dire un réglage de sa quantité, a lieu de façon que la caractéristique de refoulement du moto-compresseur à pistons libres et la caractéristique de consommation de l'appareil de consommation du gaz moteur soient adaptées l'une à l'au- tre.
Le réglage du travail par course de la partie motrice a lieu de préférence sous l'action d'un facteur de fonction- nement de l'appareil de consommation, par exemple du régula- teur de vitesse d'une turbine à gaz montée en aval du moto- compresseur à pistons libres, et le réglage du débit de la partie formant compresseur également sous l'action d'un facteur de fonctionnement de l'appareil de consommation ou en fonction de la position de fin de course des pistons li- bres du moto-compresseur, ou en fonction d'un facteur de fonctionnement du gaz moteur ou le réglage du passage du gaz moteur à l'appareil de consommation en fonction d'un facteur de fonctionnement de l'appareil de consommation,
Le réglage du travail par course de la partie motrice peut aussi avoir lieu en fonction de la position de fin de course des pis- tons libres du moto-compressaur et le débit de la partie for- mant compresseur par variation de la position de fin de course des pistons libres en fonction d'un facteur de fonc- tionnement de l'appareil de consommation,
Des exemples de l'objet de l'invention sont repré- senés schématiquement sur les dessins annexés.
La fig. l est un diagramme des caractéristiques de refoulement du moto-compresseur à pistons libres et d'une turbine à gaz montée en aval de ce compresseur.
La fig. 2 est un diagramme du travail par course dans la partis motrice du moto-compresseur,
EMI2.1
-- -1
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Les figures 4 à 15 sont des vues de différents mo tages pour le réglage, et de détails de ces montages.
La fig. 16 représente le réglage de l'arrivée de l'air à la partie motrice du moto-compresseur pour mainteni une limite de température inférieure déterminée pour le gaz moteur.
La fig, 17 représente la mise à l'arrêt de diver moto-compresseurs en fonction du degré d'admission du combu tible correspondant à la limite de température inférieure d gaz moteur et,
La fig; 18 est une vue du montage combinée de mo to-compresseurs à pistons libres et d'un moteur à combustio! interne fournissant leur puissance à l'arbre à manivelle et d'une turbine à gaz montée en aval du tout/
Le diagramme, fig.l, représente la caractéristiq de débit F du moto-compresseur à pistons libres et la carac téristique de consommation T de la turbine à gaz montée en aval du moto-compresseur. Les ordonnées indiquent la quanti' de gaz moteur V sur la puissance N servant de base .
Au poir A, pour la puissance N1 les deux courbes se croisent et la fourniture de gaz moteur par le moto-compresseur aussi bien que la consommation par la turbine à gaz atteignent une quar tit.é V3 pour une pression p3.
Si la puissance tombe de N1 à N2, il s'établit dan dans le compresseur à pistons libres m nouvel état dorrespor dant.au point B de-la courbe F et, pour la turbine à gaz, au point C de la courbe T. La quantité de gaz moteur fournie er B est égale à V2 pour une pression tandis que la q uantit consommée par la turbine à gaz est égale à V1, c'est à dire plus petite que V , cette quantité devant toutefois être fournie à la pression p2, qui est supérieure à la pression Ces deux pressions sont inférieures à la pression p3 en A.
A la puissance Ni correspond un travail par course aouble, c'est à dire un travail par course H1 dans la fig. 2
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êtes. la puissance N2 un travail par course H2. Comme le nombre de courses est déterminé, dans les moto-compresseurs, à pistons libres, par la pression moyenne dans les diagram- mes de pression fig, 2, ou par le travail par course, le produit du travail par course par le nombre de courses est également déterminé. A un travail donné par course ne cor- respond donc qu'une seule puissance.
pour arriver à un nou- vel état de marche, il est donc indispensable qu'il y ai@t, en plus du réglage du travail par course de la partie mo- trice du moto-compresseur à pistons libres, par exemple par réduction du remplissage, un réglage du gaz moteur quant à la quantité, la pression, la température, la dis- tribution, etc., ce qui ramène le point B et le point C sur l'ordonnée N2, le point B étant reporté vers le point C, ou bien le point C vers le point B, ou bien les deux points se rencontrant dans une autre position.
La fig. 3 représente le débit de la partie formait compresseur, Le diagramme a indique un débit de la partie formant compresseur, correspondant au point A dans la fi.l, le diagramme en traits mixtes b, un débit correspondant au point B dans la fig, 1 et les diagrammes cl et c un dé- bit correspondant au point C dans la fig, 1. Si le travai 1 par course est réduit de H1 à H 2 par une variation du rem- plissage dans le moto-compresseur, le refoulement s'établit d'abord, dans la partie.formant compresseur, à la pression p1 et suivant le diagramme b.
Si l'espace nuisible Vsest le même que pour le diagramme a, le aiagramme b correspond, pour le compresseur d'air, à un rendement volumétrique re- présenté par la droite fb et pour lequel la machine fournit une trop grande quantité d'air et aussi une trop grande quan- tité de gaz moteur. En augmentant l'espace nuisible de V à Vs', on réduit le rendement volumétrique à fc. On ob-
1 tient alors le diagramme de débit c1, suivant lequel l'air est comprimé à la pression nécessaire p2,tandis que l'on
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Si le débit est commandé dans la partie formant compresseur par étranglement de la quantité d'air aspirée par le compresseur, on obtient le diagramme de débit indi- qué en traits intarompus c2 dans la fig. 3, avec l'espace nuisible primitif Vs.
La compression commence au-dessous de la ligne atmosphérique et va jusqu'à la pression p2.
Le rendement volumétrique fc2 qui correspond à ce diagram- me de refoulement, mesuré sur la ligne atmosphérique, est égal au rendement volumétrique f . Pour les deux diagram -c1 mes c1et c2 les conditions ont été changées, pour le com- presseur à pistons libres, de façon que la fourniture de gaz moteur corresponde au point C, et non plus au point. B,
L'installation de moto-compresseur à pistons libres ,représentée dans la fig. 4 comprend le moto -compresseur à pistons libres 1 et la turbine à gaz 2.
Le moto-compresseu: 1 est constitué par la partie motrice, c'est à dire le cy- lindre moteur 3, et par la partie formant compresseur 4, partie dans laquelle se meut le piston libre 5, L e com- presseur 4, qui est un.. compresseur d'air à simple effet, aspire l'air par la tubulure d'aspiration 6 et le refoule dans le conduit 7, qui aboutit aux lumières d'admission 8 du cylindre moteur 3. pour plus de simplicité, les soupapes d'aspiration et de refoulement ne sont pas représentées.
Aux lumières d'échappement 9, fait suite le conduit de gaz moteur 10. Le combustible est amené au cylindre moteur 3 par la pompe à combustible Il en passant par la soupape à combustible 12.
Le conduit 10 amène le gaz moteur aux tuyères de la turbine 2 Après sa détente et après avoir fourni du travai dans la turbine 2, le gaz moteur sort par la tubulure d'é- chappement 14. La turbine 2 fournit sa puissance à l'exté- rieur par l'intermédiaire de l'arbre 15, qui entraine le ré, gulateur à force centrifuge 17 par l'intermédiaire d'un mécanisme à engfenages 16.
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Bans l'installation de moto-compresseur à pistons li- bres représentée dans la fig. 4, le réglage du travail par course de la partie motrice est effectué sous l'action d'un facteur de fonctionnement de l'appareil de consommation, la turbine à gaz 2, l'arrivée du combustible,au moto-compresseur à pistons libres 1 étant réglée en fonction de la vitesse de la turbine à gaz 2.
Le régulateur de vitesse 17 agit sur le débit de la pompe à combustible 11, par exemple en soule- vant la soupape d'aspiration au commencement ou à la fin, oules deux, de la course de refoulement du piston de la pompe combustible- 11, cette action ayant lieu par l'intermédiai- re de la transmission de réglage 19, qui peut être constituée par une timonerie mécanique, ou actionnée hydrauliquement ou #neumaüquement, avec ou sans servo-moteurs, ou électriquement.
Lorsque la. puissance de la turbine a gaz 2 diminue, le dé- bit de la pompe 11 diminue aussi, ainsi que le travail par course du moto-compresseur 1. Le nombre de courses du piston libre 5 diminue.
Comme l'indique la fig. 1, le débit V2 serait obtenu sous la pression p.. Toutefois, comme le débit V et la pression p1 ne correspondent pas à la caractéristique T de la turbine à gaz 2, le débit du compresseur 4 est également réglé sous l'action du régulateur de vitesse 17 qui, par l'intermédiaire de la transmission de réglage 20 et lorsque la vitesse augmente, agit, de façons, le fermer, sur le cla- pet d'étranglement 21 monté dans la tubulure d'aspiration 6 du compresseur 4. Il en résulte, pour le compresseur 4, le diagramme de débit c2, de la fig. 3, de sorte que la fourni- ture de gaz moteur correspond maintenant à la consommation de la turbine à gaz 2.
Dans les figures suivantes les mêmes pièces sont dé- signées parles mêmes nombres que dans la fig. 4.
Le réglage du travail par course de la partie motrice a lieu, dans les exemples des fig. 5, 6 et 7, comme dans
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17 de la turbine à gaz 2 Dans l'exemple de la fig, 5, le débit du compresseur est réglé en fonction de la position de fin de course du piston libre 5 du moto-compresseur 1.
On peut faire varier la position de fin de course de dé- tente suivant la grandeur du travail par course, par exen pour stabiliser la course, c' est à dire pour assurer la constance de la marche du piston libre.
Cette variation agit sur le dispositif de réglage que l'on appellera dès maintenant le régulateur de fin de course. Le régulateur de fin de course 23 actionne, par l'intermédiaire de la transmission de réglage 24, le clap d'étranglement 25 monté dans le conduit 7. Lorsque le tx vail par course diminue, la position de fin de course de détente du piston libre @ est plus rapprochée de la chamt de combustion du cylindre moteur 3, la stabilisation de l course ayant lieu de la façon mentionnée, et l'espace nui sible devient plus grand dans le compresseur 4. Si, par s te de cette augmentation, l'espace nuisible est déjà plu; grand que Vs@ dans la fig. 3, le régulateur de fin de co@ 23 actionne le clapet d'étranglement 25 dans le sens de l'ouverture.
Dans le cas contraire, lorsque l'espace nui@ ble est plus petit que V ', le clapet d'étrangelement 25 s est fermé davantage.
Les fig. 6 et 7 sont en particulier des vues d'ex ples du réglage de la turbine à gaz 2 qui coopère avec 11 moto-compresseur à pistons libres 1. Ce réglage est con- traire aux réglages connus des turbines à vapeur, réglag dans lesquels la section d'entrée de la vapeur est augma tée, par exemple par addition de groupes de tuyères, pou augmenter la puissance, et inversement. On sait aussi qu pour surcharger des turbines à vapeur, la vapeur vive es amenée aux étages moyens en évitant lee étages à haute pr sion.
Ce réglage n'est possible que parce que la product de la vapeur s'adapte entièrement, lorsque la charge de
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turbine augmente, à l'augmentation.des exigences de la turbine. pour les turbines à gaz alimentées en gaz moteur par des compresseurs à pistons libres, le débit est, dans un rap- port déterminé, fonction de la pression de refoulement, sui- vant le réglage du compresseur à pistons libres. 11 peut y a- voir, pour le compresseur à pistons libres, des modes de régla- ge suivant lesquels le volume de gaz refoulé diminue lorsque la charge augmente. En pareil cas, il est nécessaire de ré- duire la section d'entrée dans la turbine à gaz lorsque la puissance augmente, et de l'augmenter lorsque la puissance diminue.
Dans l'exemple de la fig. 6, le conduit de gaz moteur 10 comporte un générateur d'impulsions 30, par exemple mano- métrique et actionnant, par l'intermédiaire de la transmission de réglage 31, le clapet 32monté dans le conduit de dériva- tion 33 relié au c&nduit de gaz moteur 10. Lorsque la vitesse de la turbine à gaz 2 augmente, parce que la machine qu'elle entraine absorbe moins de puissance, le régulateur de vitesse 17 réduit l'arrivée de combustible fourni par la pompe à combustible Il,*, le travail par course devient plus petit et le nombre de courses diminue également, de sorte que la p res- sion de l'air fourni par le compresseur 4 baisse, ainsi que la pression dans le conduit de gaz moteur 10.
Lorsque la pression baisse dans le conduit de gaz moteur 10, le généra - teur d'impulsions 30 ouvre le clapet 32 du conduit de dériva- tion 33, de sorte que la quantité de gazmoteur qui n'a pas été absorbée sous une pression inférieure par les étages à plus haute pression de la turbine à gaz 2, est amenée aux étages à pression plus basse, et .que la puissance de la tur- bine à gaz 2 s'adapte à la puissance absorbée par la machine entraînée par cette turbine.
Dans ce cas, la consommation de gaz moteur de la turbine à gaz 2, , et en particulier, la ré- partition du gaz moteur entre les différents étages de la tur- bine à gaz, sont réglées et dans la fig, 1 ceci correspondrait
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absorbée par la machine entrainée par la turbine à gaz 2 mente, la vitesse de la turbine à gaz 2 diminue et.les op tions de réglage sont effectuées contrairement à celles ç sont décrites ci-dessus, la fermeture du clapet 32 ayant effet que le gaz moteur est envoyé aux étages moyens dire ment et en quantité réduite, mais aux étages à haute près par contre, après avoir fourni du travail..
'Dans la fig. 7 on règle la quantité de gaz moteur en faisant varier l'arrivée de ce gaz à la turbine à gaz en fonction de sa vitesse. Le régulateur de vitesse 17 ei fectue,.par l'intermédiaire de la transmission de réglage 35, le réglage de la section des tuyères de la turbine à 2, réglage qui est représenté schématiquement par le clap 36 dans la figure.
Lorsque la vitesse de la turbine à gaz 2 augmente, le régulateur de vitesse 17-augmente l'ouvert re du clapet 36, pour réduire la puissance de la turbine gaz;2, de sorte qu'une plus glande quantité de gaz moteur peut traverser la turbine à gaz 2, par suite de l'augment tion de la section des tuyères aux petites charges sousux pression inférieure, ce réglage correspond aussi, dans la fig. 1, à un déplacement de la caractéristique T du poin C jusqu'au point B.
Lorsque la puissance de la turbine à, gaz augmente, la vitesse de cette turbine diminue, ce qui fait que le régulateur de vitesse réduit la section d'entrée dans la turbine à gaz '2, en réduisant la section des tuyères, de sorte qu'aux fortes charges, si le volume de gaz moteur e trant dans la turbine à gaz 2 est plus petit, ce gaz entr sous une pression beaucoup plus haute,,
Dans les figures 8,10, Il et 12, le travail par course, dans le cylindre moteur 3 est réglé en fonction @ la position de fin de course du pisto-n libre 5 du moto- compresseur 1. Le régulateur de finde course 23 réduit lE débit du combustible de la pompe $ combustible par l'inte médiaire de la transmission de réglage 38.
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La fig. 9 est une vue du régulateur de fin de course 25- .Pour simplifier le dessin, le dispositif d'en- trainement du régulateur de fin de course est représenté réuni en un seul avec celui de la pompe à combustible à celle des extrémités du piston libre qui regarde le com- presseur, contrairement aux figs. 5, 8, 10, 11 et 12 où le régulateur de fin de course est entraîné par le levier 20, pivotant.par le milieu. Le bras gauche de ce levier est attaché au piston du compresseur, tandis que le bras droit est relié au galet 43 du levier 4.1 (fig. 9). Dans 1 es figu- res 5,à 8 et 10' à 14,la position de fin de course de déten- te est la position supérieure du piston 5, dans la fig. 9, et est la position inférieure.
Le levier 41, qui actionne le piston 42 de la --pompe à combustible 11, est articulé sur le piston libre 5. Dans la position de fin de course de détente, le galet 43 du levier 41 rencontre la partie cunéiforme 44 du levier 45, qui actionne la soupape fégu- latrice de pression 47 du régulateur de fin de course 23.
La soupape régulatrice de pression 47 fonctionne dans la boite 48, qui comporte un orifice d'arrivée 49 et un orifice d'écoulement 50 pour le liquide sous pression. Le cylindre 51 r-elié à la boite 48-contient le piston 52, qui est chargé par la pression du liquide et par la contre- pression du ressort 53. Le piston 52 agit, par l'intermé- diaire du levier 54 et de la bielle 55, sur la position de l'organe de réglage du débit de la pompe à combustible 11. Cet organe peut être fait sous fe-rme de soupape d'aspi- ration ou de soupape de décharge. La bielle 55 peut pro- voquer par exemple le déplacement du pivot du levier par lequel l'organe est entraîné.
Lorsque la puissance fournie par le moto-compresseur à pistons libres est minime, la position de fin de course de détente du piston libre 5 se trouve en I (fig. 9) et la soupape régulatrice de pression 47 est abaissée, à chaque
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-de fermeture à la position I, c'est à dire qu'elle est gran ouverte et qu'elle reste ouverte relativement longtemps,
L'arrivée du liquide sous pressinn par le conduit d'arrivée
49 est constante, de sorte qu'une abondante quantité de lic de sous pression s'échappe de la boite 48 par l'orifice d'é coulement 50 dans la position de fin de course de détente 1
Dès que le galet 43 se trouve écarté du chemin cunéiforme 4 pendant la course vers l'intérieur, la soupape régulatrice de pression 47 est fermée.
La durée de son ouverture est pe tite par rapport à la durée de la course du piston libre.
La quantité de liquide sortant par la soupape 47 dépend de la section d'ouverture momentanée de la soupape 47, et la pression dans la boite 48 varie suivant la quantité de liq@ de qui sort.
Lorsque la course de la soupape régulatrice de pres. sion 4 est grande, par exemple lorsqu'elle va jusqu'à la position I, la pression est basse ; lorsque la course est tite, jusqu'à la position II, la pression est haute dans lE cylindre 48. La position du piston 52 arie en conséquence, ce piston provoquait un faible remplissage dans la positior III, qui correspond à I, et un grand remplissage dans la p( sition IV, qui correspond à II.
Grâce à l'étranglement com- pensateur 56, les fluctuations de pression qui se produise): dans la boite 48 par suite de l'ouverture et de la fermetu@ momentanées, de la soupape régulatrice de pression 47, se f@ tellement peu sentir dans le cylindre 51 que le piston 52 @ cupe une position qui correspond à la moyenne de ces fluet! tions momentanées de la pression.
Le régulateur de fin de course 23 règle l'arrivée du combustible en fonction de la position de fin de course du piston libre 5, pour établir l'équilibre entre le trava : par course et le travail de compression. Lorsque la puis sai ce fournie par le moto-compresseur est petite, la position externe se trouve en V (fig. 9) etlorsque la puissance est
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grande elle se trouve en VI, de sorte qu'on obtient une zone de réglage semblable au degré d'irrégularité d'un régulateur de vitesse.
Dans la fig. 8, pour régler le débit du compresseur 4, on fait varier la position de fin de course du piston libre 5 en fonction de.-la vitesse de la turbine à gaz 2, variation qui provoque, de son c8té, une variation de la grandeur de l'espace nuisible du compresseur 4. Lorsque la vitesse de la turbine à gaz 2 augmente, le régulateur de vitesse 17,déplace la partie cunéiforme 44 par rapport au levier 45 vers la droi- te, par l'intermédiaire de la transmission de réglage 60 et du levier 61 (fig. 9). Ceci a pour effet que le- galet 43 ren- contfe le coin 44 et ouvre la soupape régulatrice de pression 47 déjà lorsque le piston libre 5 se trouve dans une position de fin de course de détente plus rapprochée de la chambre de combustion.
C'est pourquoi, pour le même réglage de l'arrivée de combustible, ou la même position du piston 52, et pour la même pression dans'la boite 48, la position de fin de course de détente du piston 5 pour une petite puissance se trouve maintenant en VII etnon plus en V. Dans cette position de fin de course de détente, l'espace nuisible du compresseur 4 est plus grand que pour la position extrême V. Cette variation rend le rendement volumétrique du compresseur 4 pluspetit et adapte le débit du compresseur 4 à la consommation réduite de la turbine à gaz 2.
Dans la fige 10-le débit du compresseur 4 est rélé directement en fonction d'un facteur de fonctionnement de l'appareil de consommation. Lorsque la vitesse de la tur- bine à gaz 2 augmente, le régulateur de vitesse 17 fait varier l'excès d'air de balayage du cylindre moteur 3, gar l'intermé- diaire de la transmission de réglage 65, en déplaçant le cla- pet 66 dans le sens de l'ouverture. La pression baisse dans le conduit 7 et l'excès d'air de-'balayage est réduit. De ce fait, la quantité et la pression du gaz moteur diminuent
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le piston libre 5 va plus loin vers l'extérieur et le régu lateur de fin de course 23 réduit l'arrivée du combustible fourni par la pompe 11.
Dans l'exemple de la fig 11, lorsque la vitesse augmente, le régulateur de vitesse 17 ouvre, par l'interné diaire de la transmission de réglage 35, la section des tu res 36 de la turbine à gaz 2. De ce fait, la pression bais dans le conduit de gaz moteur 10, ainsi que dans le condui 7 et le compresseur 4, qui se trouve soulagé. Par suite de ce soulagement, le piston libre 5 vient occuper une positi de fin de course de détente plus éloignée dé la chambre de combustion, de sorte que le régulateur de fin de course 23 réduit le remplissage proportionnellement au réglage du travail du compresseur, par suite de cette variation de la position de fin de course. La puissance de la turbine à ga 2 diminue par suite de la diminution de la ,pression dans 1 conduit 10.
Dans l'exemple fig, 12, en plus du réglage du débit du compresseur 4 par l'ouverture de la section des tuyères la quantité d'air aspirée par le compresseur 4 est réglée en fonction de la pression dans le conduit de gaz moteur l@ le générateur d'impulsions 68, qui réagit en fonction de l@ pression du conduit de gaz moteur 10, déplaçant le clapet . de la tubulure d'aspiration 6 par l'intermédiaire de la transmission de réglage 69. Lorsque la pression baisse dan le conduit 10, la quantité d'ir aspirée par le compresser 4 est également réduite.
On obtient, par ce réglage, un ré gime correspondant à une position comprise entre les point B et C dans la fig, 1. comme dans l'exemple fig. 11, le ré gulateur de fin de course 23 réduit le remplissage propor- tionnellement à- la réduction du travail de compression.
Dans les fig. 13 et 14, le travail par course dans le cylindre moteur 3 est réglé en fonction d'un facteur de fonctionnement du gaz moteur dans le conduit de gaz moteur 10.
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Dans la fig. 13, le réglage du débit du compresseur ou du gaz moteur a lieu par le fait que, lorsque la vitesse augmente, le régulateur 17 déplace le clapet 66 dans le sens de l'ouverture, par l'intermédiaire de la transmission de ré- glage 65. De ce fait, comme dans l'exemple fig. 10, l'excès d'air de balayage se trouve réduit, ainsi que la nuantité de gaz moteur sortant du cylindre moteur 3. En concordance avec cette réduction, le générateur d'impulsions 71, branché sur le tube de Venturi 70, réduit le débit de combustible de la pompe 11 par l'intermédiaire de la transmission de ré- glage 72.
Dans la fig. 14, le dispositif de réglage règle à ane pression sensiblement constante du gaz moteur, le débit de la pompe à combustible .Il étant réglé sous l'action du générateur d'impulsion 73, par l'intermédiaire du conduit,74 et le débit du compresseur 4 étant réglé par le générateur d'impulsions 68,' par l'intermédiaire de la transmission-de réglage 69 allant au clapet d'étranglement 21 de la tubulure d'aspiration 6. Pour le réglage entre une grande et une p e- tite puissance, il suffit de faire varier la pression de quelques pour cents de la pression totale.
Lorsque la vites- se augmente, le régulateur de vitesse 17 ferme le disposi- tif.de réglage des tuyères 36 par l'intérmédiaire de la transmission de réglage 35, ce qui produit une augmentation de la pression dans le conduit de gaz moteur 10: Par suite de cette augmentation de pression, le générateur d'impulsions 68 ferme le clapet 21, et le générateur d'impulsions 73 ré- duit le débit de combustible de la pompe 11.
Dans la fig. 15, on a représenté à titre d'exem- ple du dispositif de réglage conforme à la fig. 4, un disposi- tif de rappel qui, en partiaulier lorsqu'un réservoir inter- médiaire de grande capacité est monté entre le moto-compres- seur 1 et la turbine à gaz 2 provoque une accélération des o- pérations de réglage. Le moto-compresseur 1 comporte deux
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pistons libres opposés 5 et des compresseurs à double eff qui aspirent l'air par le conduit d'aspiration 87 et l'en voient, par le conduit de refoulement 88, aux lumières d' mission 8 du cylindre moteur 3.
Le régulateur de vitesae réduit d'une part, par l'intermédiaire de la transmission réglage 19, l'arrivée du combustible fourni par la pompe et d'autre part, par l'intermédiaire de la timonerie 75-7@ il réduit la section de passage du clapet 21 de la tubulu: d'aspiration 6 du moto-compresseur 1. Le levier à deux bra 77 de cette timonerie, levier qui est attaqué en son pivo central 79 par la bielle 76 reliée au régulateur de vites; 17, est relié par l'articulation 80 à la tige 81 du pistoi 82 de la boite 83.
La boite 83 communique par le conduit 8 avec le réservoir de gaz moteur 85, de sorte que le pistor 82 est soumis, d'une part, à la pression du gaz moteur (en; le réservoir 85, et, d'autre part, à l'action du ressort 8
La puissance fourn'ie par la turbine à gaz 2 ne dimi pas, tant que la pression n'est pas tombée, en amont des tuyères, à la valeur correspondant à la puissance féduit e.
C' est pourquoi il est nécessaire que la pression soit abaj sée rapidement, dans le réservoir intermédiaire 85, jusqu' la valeur qui est indispensable. on obtient ce résultat en réduisant d'abord la fourniture de gaz moteur à l'excès pa un surréglage. Le régulateur de vitesse 17 fait tourner le levier à -deux bras 77 autour de l'articulation 80 pour l'a ner d'abord à la position VIII. De ce fait, le clapet 21 e très largement fermé et le débit du compresseur 4 est très réduit.
Comme alors la turbine à gaz 2. continue toujours à prendre du gaz moteur dans le réservoir 85, et comme la fo niture de gaz moteur par le moto-compresseur 1 cesse preqq complètement, la pression baisse, dans le réservoir de gaz Moteur 85, sensiblement plus vite que ceci ne serait le ca pour un,' réglage comme celui de l'exemple de la fig. 4, et la puissance fournie par la turbine à gaz 2 diminue.
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Lorsque la pression baisse dans le réservoir 85, le piston 82 passe de la position II à la position I, ce qui fait que maintenant, l'artieulation 79 étant immobile, la tige de piston 81 fait tourner le levier à deux bras 77 jusqu'à la position XI. De ce fait, une partie du mouvement de fermeture du clapet 21 se trouve annulée par un mouve- ment inverse. Le piston 82 et le levier à deux bras 77 servent donc de dispositifs de rappel pour ramener l'étranglement initial, exagéré, de la quantité d'air dans la tubulure d'aspiration 6, lorsque la puissance de la turbine à gaz 2 diminue, à la valeur correspondant à la nouvelle puissance.
Le réglage du combustible peut aussi avoir lieu au moyen d'un régulateur de fin de course au lieu du régulateur de vitesse 17.
Dans la fig. 16, le moto-compreseur à pistons libres 101 comporte un cylindre moteur 102 monté entre deux cylin- dres compresseurs 103, et deux pistons libres 104 travaillant en opposition, dont la marche en opposition peut être mainte- nue au moyen d'une liaison de synchronisation, mécanique ou hydraulique, non représentée. L'air aspiré par les cylindres compresseurs 103 est envoyé au moyen du conduit 105 aux lu., mières Il admission 16 du cylindre moteur 102. Les gaz mo- teurs entrent dans le conduit de gaz moteurs 109, en passant par les lumières d'échappement' 107.
Le combustible est en- voyé au cylindre moteur 102, en passant dans la soupape à combustible 113, par la pompe 110, dont le plongeur 111 est actionné par le dispositif d'entraînement 112 relié au pis- ton libre supérieur 104. La turbine à gaz 114, qui entraîne la génératrice 115 est reliée au conduit 109 de gaz moteur.
Le régulateur à force centrifuge 117 de la turbine à gaz 114 agit, au moyen du levier 118, de la bielle 119 et du levier 120 sur l'organe de réglage de la po@pe à combustible, une
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117 diminue l'arrivée au combustible au cylindre motet lorsque la force absorbée par la génératrice 115 dimir que la vitesse de la turbine à gaz 114 augmente, et ré quement.
Lorsque la puissance fournie par la turbine à @ 114 et par le moto-compresseur 101 diminue, la pressi@ gaz moteur diminue d'abord., et avec elle la températut le conduit de gaz moteur 109. Le cylindre de réglage 12 dans lequel se meut le piston 123, est relié au condui au moyen du tuyau 121.
Par suite de la diminution de 1 pression du gaz moteur, le piston 123 s'écarte de sa b 124 et se meut vers la gauche, parée que la force du r 125 est maintenant supérieure à la pression exercée pa gaz moteur sur la surface du piston 123, de sorte que clapet 128, monté dans la tubulure de décharge 129 du d'air comprimé 105, est ouvert à l'aide de la timonerie De ce fait, l'excès d'air diminue dans le cylindre mot 102. Le degré d'admission du combustible restant Invar: la réduction de la quantité d'air produit une augmenta', de la température dans le conduit de gaz moteur 109.
Al la pression et la température du gaz moteur peuvent va) simultanément lorsque la puissance de la turbine à gaz est réglée en général, ce réglage supplémentaire par lE ton 123 a pour résultat que la température du gaz motet tombe pas au-dessous d'une limite établie. Cette limita établie au moyen du volant de manoeuvre et de la tigè @ tée 130, au moyen :
lesquels on peut faire varier la tens du ressort 125 par l'intermédiaire duquel le piston 123 vient rencontrer la butée 124 Suivant la tension du re 125, le réglage supplémentaire commence donc à fonction sous une pression plus ou moins élevée, de sorte qu'en conséquence la limite inférieure de température est aus
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Dans les moto-compresseurs à pistons libres, les gaz moteurs ont de hautes températu res à la pleine charge, à cause de leur haute pression, par suite de la forte surali- mentation du cylindre moteur, de sorte qu'il en résulte une haute charge calo rifique pour l'appareil de consommation.
On sait que des hydrocarbures, en particulier des restes non brûlés d'huiles de graissage sont entrainés hors du cylindre moteur au moto-compresseur avec le gaz moteur.
A pleine charge, la température de fonctionnement est telle- ment grande que ces restes brûlent encore dans le cylindre
Diesel ou pendant leur passage dans le conduit de gaz moteur, et, comme il s'agit de petites quantités à chaque cycle du moto-compresseur, il ne se produit aucune augmentation ap- préciable de la température des gaz moteurs. Aux petites puissances, toutefois, la température des gaz d'échappement est tellement réduite,que ces résidus d'huile ne brûlent plus complètement et s'accumulent dans le conduit de gaz moteurs ou dans le réservoir contenant ces gaz. Si la pu issance du moto-compresseur augmente ensuite de nouveau, la température des gaz moteurs augmente également.
Dès que la température d'auto=allumage des hydrocarbures entraînés est atteinte, il se produit une combustion rapide des ré- sidus d'huile qui se sont accumulés dans le conduit :le gaz moteur. Comme la quantité qui s'est accumulée provient, au cours d'une longue marche à petite charge, --de nombreux cy- clés du moto-compresseur, il peut s'agir d'une quantité re- lativement grande, qui entre subitement en combustion et dégage une très grande quantité de chaleur.
Le pouvoir d'absorption de chaleur du gaz moteur contenu dans le con- duit de gaz moteur ou le réservoir n'est pas grand, parce que la quantité :le gaz est relativement petite, de sorte qu'il se produit, par-suite de cette combustion rapide, une
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augmentation de température extraordinaire qui a une action nuisible sur les aubages de la turbine et qui p entraîner une destruction prématurée.
En outre, si la compression de l'air venait à f défaut dans le cylindre moteur du moto-compresseur, il y aurait un excès de combustible et du combustible non lé sortirait avec les gaz moteurs. Or, ce combustible brûlé s'accumulerait dans le conduit de gaz moteur et, conséquent, des que le dérangement survenu au compress< par exemple un défaut de la soupape serait réparé, une mentation excessive de la température des gaz moteurs querait encore de se produire, le combustible non brûlé s'est accumulé brûlant maintenant rapidement à cause de haute température des gaz et de la production d'un nouv excès d'air dans les gaz moteurs.
Dans la fig. 17, pour plus de simplicité, on n'a représenté que les pompes à combustible 110 a-c d'une i tallation comportant trois moto-compresseurs fournissan gaz moteur en- commun, par exemple à une turbine à gaz. pistons 111 des pompes à combustible 110 a-c sont actlo chacun, au moyen d'une rampe Il!, par un piston libre, me dans la fig. 16, Les trois pompes 110 a-c comportent dispositif cpmmun pour le réglage de l'admission, l'arb de réglage 15-1 qui reçoit son mouvement de rotation par exemple du régulateur de puissance de la turbine à gaz ne, par l'intermédiaire de la bielle 132 et du levier 1 en fonction de la vitesse de la turbine à gaz, agissant les organes ;
le réglage des pompes à combustible 110 a-c peut avoir lieu de l'une quelconque des façons connues, pivot d'un levier, actionnant la soupape tarée ou la soi d'aspiration de chacune des pompes 110 pour assurer le : ge, étant déplacé par exemple au moyen d'excentriques c@ vêtes sur l'arbre de réglage 131.
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Lorsque les trois moto-compresseurs marchent à pleine charge, le levier 133 se trouve dans la position II. Lorsque la puissance diminue, l'arbre 131 tourne dans le sens dextrogyre et réduit le remplissage des trois moto-compresseurs jusqu'à ce que ce remplissage ne soit-plus, par exemple que de 45%. Après la fermetu re au circuit 136, lorsque le levier 133 occupe la position I correspondant à ce remplissage, le moteur de distribution 137 déplace le tiroir circulaire 138 vers la droite et ferme ainsi le conduit d'aspiration 149a, de sorte que la pompe à combustible 110a ne débite plus et que son moto-compresseur se trouve arrêté. La position re- présentée pour le tiroir circulaire 138 se trouve ainsi at- teinte, deux moto-compresseurs seulement fournissant encore du gaz moteur dans cette position.
Toutefois, le remplissa- ge étant de 45%, la puissance fournie par les deux moto- compresseurs n'est que de 30% de la puissance totale, de sorte que la puissance de la turbine à gaz est trop faible.
Par suite de la réduction de sa vitesse, le levier 133 quitte la position I et.s'abaisse, augmentant ainsi le débit des pompes à combustible 110 b et 110 c, tandis que le plateau- came 134 libère le ressort de contait 135 et que le circuit 136 se trouve coupe, de sorte que le moteur de distribution 137 s'arrête et que le tiroir circulaire 138 reste dans sa position. L'arrêt du deuxième moto,compresseur a lieu d'une façon correspondante.
Lorsque la charge de la turbine à gaz augmente, le réglage a lieu dans le sens inverse. A vide, un moto-com- presseur est en marche et le degré de remplissage par la pompe 110c est 3'abord augmenté, jusqu'à ce que le moto@ compresseur correspondant atteigne toute sa puissance, le levier 133 étant amené à la position II. Dans cette position, le plateau-came 134 soulève le ressort de conta ct 142 et
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ainsi dans le sens opposé et il repousse le tiroir cir- culaire 138 de sa position extrême de droite vers la ga L'ouverture du conduit d'aspiration 140 b allant à la p 110 b commence dans le cylindre 139. Pendant que le cir 143 s'est fermé, le levier 133 a ouvert l'organe 149, d d sorte que de l'air comprimé passe du donduit 14@ dans 1 conduit 148 b.
Le dispositif de démarrage du moto-compr correspondant à la pompe à combustible 110 b est relié dernier conduit et les pistons libres de ce moto-compre sont mis en mouvement, de sorte que le dispositif d'ent nement 112 de la pompe à combustible 110 b actionne le geur 111 et que la pompe à combustible 110 b peut refou du combustible, le conduit d'aspiration 140 étant maint ouvert, et que son moto-compresseur se met en marche.
C la puissance nécessaire fournie par la turbine à gaz es d'abord de 1/3 de la puissance totale, ou d'un peu plus et comme les deux moto-compresseurs fournissant à plein plissage les 2/3 de la puissance totale, le levier 13S baisse après la mise en marche du deuxième moto-compres par suitede l'augmentation de la vitesse de la turbine il réduit l'admission du combustible dans les deux mote vient occuper une position.intermédiaire entre II et I.
L'installation représentée dans la Fig.18 compo plus du moto-compresseur à pistons libres 101, un moteu combustion interne 170, a vilebrequin, actionnant la gé ratrice 115, en commun avec la turbine à gaz 114, par 1 termédiaire du mécanisme 171. Le moteur à combustion in 170 reçoit son air de combustion du conduit à air compr 105 et fournit du gaz moteur à la turbine à gaz 114, en mun avec le moto-compresseur 101, par le conduit de refo 109.
Le réglage de la puissance fournie par l'installa lieu à partir du régulateur 117 de la turbine qui, par termédiaire du levier 118 et de la bielle 119 et au moy
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au levier 120, actionne!'organe de réglage de la pompe à combustible 110 du cylindre moteur 102, ainsi que le clapet il'étranglement 172 monté dans la tubulure d'aspiration 173 des deux cylindres compresseurs 103, de façon que, la force absorbée par la génératrice 115 diminuant, et la vitesse de la turbine à gaz 114 augmentant, le régulateur 117 réduise l'admission du combustible dans le cylindre moteur 102, et la quantité d'air aspirée par les cylindres compresseurs 103.
Le réglage :le l'admission du combustible dans le mo- teur à combustion interne 170 a lieu en fonction d'un fac- teur de fonctionnement de la consommation de gaz moteur, par exemple delà pression régnant dans le conduit d'air com- primé 105, ou encore dans le conduit de gaz moteur 109. Le piston 175, dont le cylindre 176 est relié au conduit d'air comprimé 105, est chargé par de l'air comprimé sur sa face supérieure, tandis que sur l'autre face le ressort 177 fait équilibre à la pression de l'air comprimé. En conséquence, le piston.]75 occupe différentes positions dans le cylindre 176 suivant la pression de l'air comprimé.
Le piston 175 provoque le réglage d'un organe de réglage non représenté) de la pompe à combustible 178 du moteur à combustion interna 170, de façon à faire varier l'augmentation du remplissage, pro- portionnellement à l'augmentation de la pression dans le conduit 105.
Lorsque la force absorbée par la génératrice 115 est plus petite, la vitesse de la turbine et du moteur com- bustion interne augmente d'abord, et le régulateur 117 réduit l'arrivée du combustible fourni par la pompe 110 et ,par conséquent, le remplissage et la puissance du moto-compres- seur à piston libre; le clapet 162 est également fermé davan- tage. Par suite de la réduction de la puissance du moto-co
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compresseurs 10@ diminuent également.
Par suite de la @ minution de la pression dans le conduit 105, le piston;' monte et réduit le remplissage du moteur à combustion i terne 170. C'est pourquoi la quantité et la pression dt moteur diminuent dans le conduit 109, et la puissance par la turbine à gaz diminue en conséquence. La puissai moteur à combustion interne 170 est aussi plus petite @ la puissance totale des deux correspond à la puissance duite, absorbée par la génératrice 115.
Pour éviter une baisse de la température aux pet charges, on règle le rapport entre l'arrivée du combusi au moto-compresseur 101 et l'arrivée du combustible au teur à combustion interne 170, de façon que la part du leur à combustion interne dans la puissance totale soit pour cent, plus grande aux petites charges qu'aux char@ plus grandes.
L'invention assure l'avantage que la grande cap .cité de réglage qui résulte, dans la marche de compress à volant, de la possibilité de faire varier la vitesse, aussi être atteinte avec les moto-compresseurs à piston bres, bien que le nombre de courses de ceux-ci ne puisse être réglé indépendamment de la puissance. Le réglage d@ gaz moteur, joint au réglage du travail par course dans partie motrice des moto-compresseurs à pistons libres, pèche les grands mouvements pendu-claires au cours du rég des moto-compresseurs.
Le réglage confo rme aux fige 4 et 5 a l'avantage la turbine à gaz 2 a une construction très simple, parce la section des tuyères n'est pas réglée. Les réglages ce formes aux fig. 6 et 7 ont l'avantage que le rendement d l'installation est encore élevé dans le cas de charges p tielles, et, en conséquence, que la consommation de comb tible est petite pour les charges partielles. Les réglage
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conformes aux Fig. 8 et 10 assurent, dans les installations comportant plusieurs moto-compresseurs à pistons libres, un réglage individuel-simple et souple de chacun d'eux, chaque moto-compresseur ayant son propre réglage du rem- plissage et sa propre stabilisation de la course.
En ou- tre, l'exemple de la Fig. 10 assure encore l'avantage que la turbine à gaz n'a plus besoin d'agir individuellement sur chaque moto-compresseur et qu'il suffit qu'elle agisse sur un seul organe commun à tous les moto-compresseurs à pistons libres et servant au réglage de l'air, cet organe pouvant être aussi, au lieu de l'organe de décharge 66, un o rgane d'étranglement monté dans le conduit d'arrivée d'air et semblable 8.1 clapet d'étranglement 21 de la tubu- lure d'aspiration 6, comme dans la fig. 4. Le réglage conforme à la fig.
Il a l'avantage que, lorsqu'il y a plusieurs moto-compresseurs à pistons libres et plusieurs turbines à gaz reliées à un conduit commun pour les gaz moteurs, chaque machine est réglée individuellement et que, lorsque les machines se trouvent à d'assez grandes distances les unes des autres, les conduits de réglage indispensables ne sont pas longs. En outre, toute l'installation de régla- ge peut être beaucoup plus simple,. Le réglage conforme à la Fig. 12 a en outre l'avantage que, pour des moto-com- presseurs à pistons libres de puissances différentes, re- liés à un conduit commun, les divers moto-compresseurs sont chargés proportionnellement à leur grandeur.
La caractéristique du moto-compresseur à piston libre et celle de la turbine à gaz montée en aval de ce moto- compresseur sont, au moment de leur adaptation l'une l'autre, amenées à concorder pou r une. puissance déterminée, c'est-à-dire par points. Pour le réglage du travail par course du moto-compresseur, on peut régler aussi, au lieu
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tivement à la pression ou à la quantité, le moment de 1 jection, la pression finale de compression dans le cyli: moteur ou l'échappement par étranglement.
Pour obtenir aussi rapidement que possible une a de réglage destinée a décharger la turbine à gaz, tout pouvant faire varier lentement la charge du compresseur pistons libres, on peut, au lieu du su rréglage momentan suivant la Fig. 15, adapter simplement un organe de déc@ au conduit 10 de gaz moteur ou au réservoir 85 de gaz m@ leur.
Cet organe de décharge peut être commandé ( par e par le régulateur 17) de façon à ne s'ouvrir que lorsque vitesse de la turbine à gaz 2 augmente rapidement et à ramené à sa position :le fermeture après chaque ouvertur, Toutefois, l'organe de décharge peut aussi être command' un régulateur particulier, indépendant du régulateur 17 n'entrant en action qu'à une vitesse supérieure à celle régulateur 17. Ce régulateur peut être par exemple le r@ lateur de sûreté de la turbine à gaz 2, ,Ce peut être, t< fois aussi, un régulateur à main avec ou sans commande ; distance pour le réglage de cet organe de décharge ou d@ soulagement.
Le clapet 32 du conduit de dérivation 53 d@ fige 6 peut aussi être actionné par- le régulateur de sû@ ou à la main, les premiers étages de la turbine à gaz p@ aussi être séparés, par un organe particulier, de l'arri des gaz moteurs, de façon que seuls le dernier ou les de étages de la turbine fonctionnent aux petites charges. p arrêter le premier étage ou tous les étages de la turbin gaz et pour ouvrir le conduit de dérivation, on peut aus faire le clapet 32 de la fig. 6 sous forme d'organe comm leur, reliant le conduit 10 de gaz moteur, tantôt à la t à gaz, tantôt au conduit de dérivation 33.
On peut aussi appliquer successivement différents glages dans la zone de réglage totale de l'installation,
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l'on adapte, par exemple, dans la fig, 1, entre les points C et A la caractéristique du moto-compresseur F à celle de la turbine T, par exemple par étranglement de l'espace mui- sible du compresseur, de plus grandes puissances de la turbins à gaz peuvent être obtenues à droite :le A, par étranglement de la section des tuyères de la turbine à gaz et augmentation de la pression du gaz moteur.
Par contre, si une augmentation :le l'espace nuisible du compresseur, à gauche de C, n'est plus suffisamment efficace, on peut, ou bien augmenter la section des tuyères, ou bien, dans la zone des petites puis- sances, pour éviter une turbine trop grande, laisser s'échap- per le gaz moteuren excès. Dans les zones comprises à droite de A et à gauche de C, le réglage a lieu alors suivant la caractéristique du moto-compresseur.
Le réglage dans la zone comprise à droite de A peut aussi avoir lieu de la façon suivante. On fait le ou les compresseurs de façon qu'on puisse les faire marcher à deux étages pour obtenir une puissance supérieure à N et à un
1 étage seulement pour obtenir des puissances comprises entre N1 et N2. Pour les petites puissances et lorsqu'il y a plu- sieurs moto-'compresseurs, on peut obtenir l'adaptation de la fourniture de gaz moteur à la consommation de gaz moteur, en arrêtant certains moto-compresseurs individuellement. Au lieu de la turbine à gaz, on peut brancher sur le conduit de gaz moteur 10 d'autres appareils de consommation de gaz moteur, tels que des moteurs à piston à air chaud ou un réseau de distribution d'air comprimé chaud dans une installation in- dustrielle.
Au lieu du réglage de la vitesse, on peut appliquer, en particulier pour les moteurs marins, un réglage à la main, agissant sur les 'organes de réglage du travail par course de la partie motrice, ou sur les organes de réglage du débit de
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du passage au gaz moteur à travers l'appareil de consom
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Lorsqu'il s'agit :le compresseurs a plusieurs étages, on régler le débit du compresseur en arrêtant l'un des éta a moyen d'une soupape de dérivation.