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BREVET D'INVENTION.
"Perfectionnements apportés aux moteurs à compresseur alimentés par l'intermédiaire d'un système radiateur, notamment aux moteurs de ce genre pour aérodynes". .
L'invention est relative aux moteurs à compresseur alimentés par l'intermédiaire d'un système radiateur, c'est-à-dire aux moteurs alimentés sous pression, soit en'mélange carbure, soit en air pur, pour lesquels on refroidit le fluide d'alimentation dans un système radiateur, généralement refroidi par l'air ambiant, avant de le laisser parvenir au moteur, cela afin d'éviter.la perte de puissance qui résulterait de la dilatation du fluide admis; et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est'en leur cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi ces engins, ceux desti- nés à équiper des aérodynes, donc à fonctionner à des altitudes variables.
On conçoit que, 'sous certaines conditions atmosphériques, le 'refroidissement trop intense d'un fluide constitué en totalité ou en grande partie par de l'air fortement chargé d'humidité, peut amener la formation de givre à l'intérieur du système radiateur dont il vient d'être question. Les sections de passage de ce système radiateur se
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trouvent alors diminuées et cela cause une perte de charge anormale entre le compresseur et le moteur dont, en conséquence, la puissance diminue.
L'invention a pour but, notamment, d'obvier à ces inconvénients.
Elle consiste, principalement -- et en même temps qu'à prévoir des moyens pour le réglage de la quantité d'air de refroidissement qui traverse le système radiateur à faire comporter aux engins du genre en , question --, à avoir recours, pour actionner lesdits moyens, à un dis- positif automatique tel que, lorsque la différence des pressions en aval et en amont du système radiateur croit du fait du givrage, les susdits moyens soient mis en action dans le sens réduisant le paasage de l'air de refoulement et vice versa.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application {celui pour lequel on l'applique aux engins du genre indiqué pour aéro- dynes), ainsi que certains modes de réalisation, des susdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les engins du genre en question comportant applica- tion desdites dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établisse- ment, ainsi que les ensembles, fixes ou mobiles, notamment les aérodynes, comportant de tels engins..
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexée, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig. l, de ces dessins, montre, schématiquement avec parties arrachées, un moteur à compresseur agencé conformément à l'invention.
La fig. 2 représente, également avec parties arrachées, un autre mode, de réalisation de cet ensemble. la fig. 3, enfin, représente, de façon schématique, une variante du prcédent mode de réalisation.
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Selon l'invention; et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de, ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accor- der la préférence, se prpposant d'établir un moteur du genre indi- que, par exemple, pour un aérodyne, on s'y prend comme suit ou de façon analogue..
En ce qui concerne tout d'abord cet engin, dans son ensemble, on Peut le constituer de toute manière'usuelle appropriée; à condition, toutefois, que.le débit d'air de refroidissement du système radiateur à lui faire comporter puisse être modifié.'
C'est ainsi que l'on peut, comme représenté sur les dessins, constituer ledit engin par un moteur 1, par exemple du type en V, ali- menté par un compresseur 2,.
par exemple encore du.type centrifuge et entraîné par l'arbre du moteur 1, l'air débité par ce compresseur étant refroidi dans un radiateur 3 entouré par un carénage 4 muni de moyens de réglage, tels, par exemple, que des entrées ou des sorties d'air régla- bles, ou, mieux encore, des entrées et des sorties d'air réglables simultanémont, par exemple à l'aide de volets 5 et 6 permettant de faire varier le débit d'air.de refroidissement à travers ledit radiateur.
Et, conformément à la disposition principale de 7.'invention, on a recours, pour actionner ces moyens, c'est-à-dire, dans le cas envisagé, pour régler l'ouverture des volets 5 et 6, à un dispositif automatique tel que, lorsque la différence des pressions en aval et en amont du radiateur croît du fait du givrage, les susdits moyens soient mis en action dans le sens réduisant le passage d'air¯de refroidissement et vice versa.
On conçoit, dans ces conditions, que, chaque fois qu'il se produira un commencement de givrage dans le radiateur 3, la capacité de refroidissement de ce dernier se trouvera réduite du fait de la fermeture partielle des volets 5 et 6. et l'air chaud circulant dans les conduits givrés dudit radiateur provoquera lui-même la fusion de la glace rédui- tant les sections de passage desdits conduits.
En ce qui concerne alors le susdit dispositif devant actionner
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les volets 5 et 8, on procédera différemment, pour l'établir, selon que le moteur 1 est destiné à fonctionner à régime constant ou au contraire doit pouvoir fonctionner de façon satisfaisante à divers régimes.
En effet, dans le premier cas, seul le givrage du radia- teur 3 peut provoquer des variations de la différence entre les pressions p1 et p2 régnant respectivement en amont et en aval du susdit radiateur , dans le circuit compresseur moteur, alors que, dans le second cas, cette différence, que l'on désignera dans ce qui suit par p, varie en même temps que le régime du moteur et indépendam- ment du givrage éventuel du radiateur 3.
On pourra donc, dans le premier cas, soumettre le sus- dit dispositif automatique à la seule action du facteur p = p1 - p2, et ce de façon telle que lorsque p croit le débit d'air de refroidis- sement traversant le radiateur 3 soit réduit.
Dans le second cas, on devra par contre s'arranger pour éliminer l'action perturbatrice que produiraient, sur le dispositif automatique, les variations de p consécutives aux variations de régime, si ledit dispositif était soumis à la seule action de ce facteur.
On pourra, notamment, arriver à ce résultat en faisant agir sur le dispositif automatique en question un facteur p, dans lequel p' p désigne toujours la différence des pressions en amont et en aval du radiateur 3 sur le circuit du moteur, et p' la différence entre des pressions p et p4 prélevées respectivemnt en deux points choisis . dans une portion du même circuit qui ne risque pas de givrer et entre lesquels existe une perte de charge naturelle ou provoquée artificiellement.
En effet, si l'on désigne par Q le débit d'air à travers le circuit compresseur moteur, les valeurs respectives de p et p' seront respectivement ;
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rC'Pectivement : p . 1. Q,2 P'- B Q2 z et B étant des ,aralflbtrea .ca:racUr1nnt les sections de passage dans les étions de circuit considérées,
Or @ voit que le rapport 2. = A/B est indépendant du débit Q, p' B
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donc également du régime moteur 1. De plus, du fait que seule la portion du circuit correspondant à p peut givrer, la formation de glace dans le radiateur 3 entraînera une variation de $ sans modifier la valeur de B.
L'on peut par conséquent considérer que les variations du facteur p/p' caractériseront uniquement le développement du phénomène de givrage dans ledit radiateur et aucunement les variations éventuelles de régime du moteur 1.
Bien que l'on puisse envisager de faire agir directement le facteur p ou le facteur 2. sur le dispositif automatique devant p,, commander les volets 5 ou 6, il semble préférable de constituer ledit dispositif, comme il sera supposé dans ce qui suit, par un servo- moteur dont on fait commander l'élément moteur par la pression d'huile du moteur 1 et dont on soumet l'élément pilote à l'action du facteur choisi.
On peut encore, compte tenu de ce qui vient d'être dit, prévoir de nombreux modes de réalisation d'un tel dispositif automa- tique, et, notamment, avoir recours à l'un de ceux plus particulière- ment explicités ci-après.
Selon le premier de ces modes de réalisation, qu'illustre la fig. 1 et qui est relatif au cas où le moteur 1 doit fonctionner à régime constant, on procède de la façon suivante.
On constitue l'élément moteur du susdit dispositif par un ensemble cylindre 7 piston 8, dont on fait coagir J'élément mobile, par exemple le piston 8, avec les volets 5 et 6 par l'intermédiaire d'un système dé, liaison cinématique que l'on peut constituer, par exemple encore, en attelant la tige 9 du piston 8 à l'un des sommets d'un parallélogramme déformable 10 dont le sommet opposé est articulé sur un axe fixe 11 alors que ses deux derniers sommets coagissent avec des tiges 13 et 13 commandant respectivement les volets 5 et 6.
On fait agir la pression d'huile du moteur, par l'inter- médiaire d'un système de distribution commandé par l'élément pilote il\ servo moteur, soit elternativement sur l'une ou l'autre des faces . du piston 6, soit encore, comme représenté, sur l'une seulement desdites
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faces, l'autre face étant soumise à l'action d'un ressort de rappel 14.
On constitue alors le susdit élément pilote en faisant coagir avec un cylindre 15 un piston 16, de préférence soumis à l'ac- tion de deux ressorts 17 et en faisant agir, respectivement sur chacune des faces de ce piston, les pressions p1et p2 prélevées, par exemple, la première, par un conduit la, dans le conduit 19 reliant le compres- seur 2 au radiateur 3, et, la seconde, par un conduit 20, dans la tubu- lure d'admission 21 du moteur 1.
On fait enfin commander, par le piston 16, un système dis- tributeur que l'on agence de façon qu'il assure la mise hors pression du piston 8, lorsque la différence p - p2 croît (à supposer, comme 1 représenté sur le dessin, que cette mise hors pression provoque la fer- meture des volets 5 et 6).
ce pour quoi l'on peut, par exemple, constituer le susdit système distributeur par un tiroir 22 porté par la tige du pis- ton 16, ce tiroir étant établi de façon telle que, d'une part, pour les positions du piston 16 (correspondant aux cas où il n'y a pas de givrage) le conduit d'alimentation 23 du cylindre ? soit mis en communication avec un conduit 24 d'amenée d'huile sous pression , et, d'autre part,. pour les autres positions du susdit piston (cas du givrage), le conduit 23 communique avec un conduit de décharge 25 retournant au carter du moteur 1.
En suite de quoi on a établi un moteur à compresseur (dont le régime a été supposé être maintenu constant) pour lequel l'air d'alimentation est refroidi à travers un radiateur d'efficacité ré- glable dont le fonctionnement, en cas de givrage, résulte suffisamment clairement de la description qui vient d'être faite pour qu'il doit inutile d'entrer à son sujet dans aucune explication complémentaire.
Solon un deuxième mode de réalisation, relatif au cas où il s'agit d'un moteur appelé à travailler à divers régimes, on s'arrange pour faire agir le facteur 2 sur l'élément pilote du servo-moteur (à
P' supposer que 1-1,on ait encore recours, pour commander les volets 5 et 6, à un servo-moteur du genre de celui décrit précédemment).
A cet effet et par exemple, on peut, comme représenté fig, 2,
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faire commander le, tiroir de distribution 22 par un levier 26 articulé autour d'un axe fixe 27, atteler sur ce levier, de part et d'autre de l'axe fixe 27, les tiges 28 et 28' de deux pistons 29 et,29' montés respectivement dans des cylindres 30 et 30', et faire agir, respectivement sur chacune des faces du piston 29, les pressions p1 et p2dont il a été question précédemment,' et, d'autre part, respectivement sur chacune des faces du pis- ton 29', des pressions p3 (par un conduit 31) et p4 (par un conduit 32) prélevées, par exemple en amont du radiateur 3, de part et d'autre d'un orifice calibré 33, l'ensemble étant agencé de façon telle que, toutes choses égales d'ailleurs, un accroissement de p.
- p2 provoque un déplacement du tiroir 22 dans le sens assurant une réduction du débit d'air de refroidis- sement. ' '
Le fonctionnement de cet ensemble est alors le suivant.
Si l'on suppose tout d'abord que le régime du moteur est maintenu constant, un givrage éventuel du radiateur 3 provoque un accroissement de p. Les actions des pistons 29 et 29' ne s'équili- brent plus ; le piston 29 monte et le tiroir 22 est déplacé dansle sens pour lequel il tend à provoquer, par l'intermédiaire de l'élément moteur du servo-moteur, la fermeture des volets 5 et 6.
Si l'on suppose maintenant que l'on fait varier le régime du moteur 1, on conçoit que ces variations entraîneront des variations proportionnelles de p et p', donc ne modifieront pas l'équilibre du levier 26.
L'ensemble de ce dispositif automatique décelle donc bien le phénomène de givrage, tout en étant insensible aux variations de régime du moteur 1.
Mais on pourrait encore, plus simplement, utiliser seulement les pressions en trois points convenablement choisis
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du circuit compresseur moteur, pour figurer respectivement les quantités p et p', p représentant alors la différence p - 1 p2 des deux premières pressions et p' la différence p - p de la
2 3 pression intermédiaire et de la dernière pression.
Ces prélèvements devront bien entendu être faits de façon que l'une des quotités p ou p', p' par exemple, caractérise la perte de charge dans une partie du radiateur sujette au givrage et l'autre quantité, p, dans une partie du circuit exempte de givrage, en sorte que ce dernier provoque des variations du facteur 2 .
Cette façon de procéder présente, entre autres avanta- ges, celui de permettre une réalisation plus aisée du facteur p' du fait que ce dernier ne fait plus intervenir que trois pressions.
On pourra, notamment, matérialiser ledit facteur en disposant, comme représenté fig. 3, dans une enceinte étanche 34 dans laquelle règne la pression intermédiaire p , deux capsules 35 et 36 à l'intérieur desquelles on fait régner respectivement les pressions p
1 et p , lesdites capsules étant reliées par un levier 37 assujetti en son milieu à un axe oscillant 38. Les oscillations de ce dernier caractériseront bien les variations de P consécutives au givrage puisque les effets s'e- p' xerçant sur chacune des extrémités du susdit levier sont respectivement les pressions p1 - p2 et p2 - p3 envisagées précédemment.
Il est bien évident que l'on pourrait alors prévoir un grand nombre de variantes d'un tel système de régulation, différent notamment les unes des autres par le choix des points où sont pré- levées les pressions p1' p2 et p3 ainsi que par la disposition des,organes destinés à modifier, sous l'effet des oscillations du levier 37, le débit d'air de refroidissement.
On a représenté l'une de ces variantes, à titre d'exemple, sur la fig. 3 pour laquelle on a supposé que la radiateur 3 était du type à ailettes, c'est-à-dire comportait essentiellement deux compartiments juxtaposés 39 et 40 affectés respectivement à la circulation de l'air à refroidir provenant du compresseur 2 et de l'air de refroidissement
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dont le débit est réglé, par exemple, par un volet 5, la paroi commune à ces deux compartiments servant de support à des ailettes 41 réparties, par exemple, en deux groupes et faisant saillie dans chacun desdits compartiments.
Selon cette variante, on prélève les pressions p et P3 respectivement en amont et en aval du radiateur 3, on prélève la pression p2 dans une zone dudit radiateur choisie de façon telle, sur le circuit compresseur, qu'il ne se produise pas de givrage en amont' de ladite zone, ce pour quoi l'on pourra, par exemple, prélever la pression p2 entre les deux groupes d'ailettes 41, et l'on attelle l'axe oscillant 38 au volet 5, par exemple par l'in- termédiaire d'une tige 42 et de bielles de renvoi 43 et 43'.
De toute façon et quel que soit le mode de réalisation @ adopté, un tel ensemble présente de nombreux et réels avantages, et, notamment, celui d'être à l'abri des chutes de rendement consécutives à un givrage éventuel des parois internes de son radiateur de refroidis- sement d'air d'alimentation.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses @ modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties; ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles où le dis- positif automatique soumis à l'influence de la différence de pressions de p2 - p1 coagirait avec des moyens de réglage du débit d'air de re- froidissement différents de ceux envisagés dans.ce qui précède-à titre d'exemple, par exemple avec un by-pass permettant de détourner du radiateur partie de l'air de refroidissement, ou encore avec un dis- positif tel qu'il permette de modifier le genre de circulation de l'air . de refroidissement donc également l'efficacité du radiateur.