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BREVET- D'INVENTION '''Perfectionnements apportés aux machines à pistons libres, notamment à celles à pression de refoulement variable ".
L'invention est relative aux machines à pistons libres, c'est-à-dire aux machines génératrices de gaz sous pression com- portant un ou plusieurs équipages alternatifs dont la course puisse varier librement entre certaines limites contrairement à ce qui se passe, par exemple, pour les machines à bielles et vilebrequins; et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est dans leur cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi ces machines, celles dont la pression de refoulement est variable et notamment celles pour lesquelles, en outre, partie au moins du travail de compression, s'effectue lors de la course de retour des équipa- ges alternatifs;
et elle concerne plus particulièrement encore, les "auto-générateurs" de ce genre, l'expression "auto-générateur" désignant une machine à pistons libres pour laquelle partie
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au moins de l'air débité par l'élément compresseur sert au balayage et à l'alimentation de l'élément moteur, le mélange de gaz brûlés et d'excès d'air de balayage étant envoyé à un récepteur à détente tel, par exemple, qu'une turbine.
Elle a pour but, surtout, de rendre telles, les susdites machines, qu'elles répondent, mieux que jusqu'à ce jour, aux divers desiderata de la pratique.
Elle consiste, principalement,-- et en même temps qu'à faire comporter à ces machines des accumulateurs pneumatiques d'énergie propres à restituer aux équipages alternatifs, lors de leurs courses de retour, de l'énergie emmagasinée pendant leurs courses aller, l'énergie mise en oeuvre dans les accumulateurs pneumatiques pouvant être modifiée automatiquement, à l'aide d' une source de gaz sous pression, en fonction d'au moins une ca- ractéristique de fonctionnement de la machine -- à déterminer de façon telle, les caractéristiques de pression et de volume desdits accumulateurs pneumatiques et à agencer de façon telle les moyens mis en oeuvre pour contrôler leur énergie, que leurs prossions maxima et minima encadrent, de préférence de façon sensiblement symétrique, pour tous les régimes normaux de la machine,
la pression de la susdite source de gaz sous pression.
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-aprs, nota@ment, en une deuxième disposition consistant, dans les machines du genre en question, à faire contrôler, à chaque course, l'énergie mise en oeuvre dans les accumulateurs pneumatiques d'énergie de ces machines, par la pression régnant dans lesdits accumulateurs pour une position déterminée des équipages al- ternatifs. et en une troisième disposition, plus particulièrement relative aux machines du genre an question appelées à fonctionner avec de brusques variations de charge, et consistant,
ladite disposition -- et en même temps qu'à munir ces machines
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d'un régulateur -- à faire contrôler directement par ce dernier le système de réglage de l'énergie des accumulateurs pneumatiques à faire comporter auxdites machines.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation, des susdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les machines du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles, fixes ou mobiles, comportant de semblables machine:
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à laide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig. 1 et 2, de ces dessins, représentent,; de façon schématique, deux modes de réalisation différents d'une machine à pistons libres établie conformément à l'invention.
La fig. 3, enfin, est un diagramme destiné à faciliter la compréhension de l'invention.
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'accorder la préférence, se proposant d'établir une machine à pistons libres, par exemple un auto-générateur à pression de refoulement variable et pour lequel partie au moins du travail de compression s'effectue lors des courses de retour, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
En ce qui concerne tout d'abord cette machine, dans son ensemble, on l'établit de n'importe quelle manière usuelle appropriée, par exemple conformément au mode de réalisation qu'illustrent les dessins et selon lequel, on vient monter, dans un cylindre moteur 1, deux pistons 21 et 22 propres à découvrir respectivement, au voisinage de leurs points morts extérieurs, des lumières d'admission 3 et des lumières d'échappement 4,
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on prévoit, solidairement de chacun de ces pistons mo- tours, des pistons compresseurs 51 et 52coulissant respecti- vement dans des cylindres 61 et 62, lesdits pistons assurant, par leur face interne, grâce à des clapets d'admission 7 et des clapets de refoulement 8, l'alimentation en air sous pres- sion d'un carter étanche 9 entourant le cylindre moteur 1,
on relie les équipages alternatifs ainsi consti- tués par un système de synchronisation, par exemple à pignon
10 et crémaillère 11 comme représenté fig. 2, on prévoit, pour l'alimentation en combustible du cylindre moteur 1, une pompe d'injection ou semblable 12 comman- dée par les équipages alternatifs et dont l'organe de réglage quantitatif 13 est avantageusement attelé, par l'intermédiaire d 'une tringlerie 14, à un régulateur extraîné par l'élément ré- cepteur, par exemple la turbine, extraîné par l'auto-générateur, l'on prévoit, pour accumuler pendant les courses al- ler de l'énergie destinée à être restituée aux équipages alternatifs lors des courses de compression, c'est-à-dire lors des courses de retour, des accumulateurs pneumatiques d'énergie que l'on peut constituer,
par exemple, en faisant coagir les faces externes des pistons 51,52 avec les fonds des cylindres
61, 62, les accumulateurs ainsi constitués étant désignés dans ce qui suit respectivement par les lettres ' et A, et l'on fait en sorte, comme il sera plus explicitement indiqué ci-après, que l'énergie mise en oeuvre dans les accumulateurs A1 et varie avec la pression de refoulement de la machine, ce pourquoi l'on prévoit une communication intermittente entre lesdits accumulateurs et une source d'air sous pression ou une capacité de décharge suivant que la quantité d'air contenue dans les accumulateurs est trop faible ou trop forte.
Et, conformément à la disposition principale de l'in- vention, on détermine de façon telle les caractéristiques de pres- sion et de volume des accumulateurs A1 et A2 et l'on agence de façon telle les moyens de contrôle de l'énergie desdits accumulateurs, que les pressions maxima et minimum de ces derniers enca-
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drent, de préférence de façon sensiblement symétrique,pour tous les régimes,normaux de la machine, la pression de la source d'air devant assurer dans certains cas l'alimentation des susdits accumulateurs.
En particulier, si, comme il sera supposé dans ce qui suit, on utilise, comme source d'air sous pression et aussi comme capacité de décharge, un espace dans lequel règne une pression caractéristique de la machine, par exemple le carter 9 dans lequel règne la pression de refoulement, on s'arrangera, comme représenté sur le diagramme de la fig. 3, pour que, pour chaque valeur de la pression de refoulement p1, la courbe al b1 représentative des pressions dans les accumulateurs A1 et A2 soit coupée, de préférence dans sa partie moyenne (point c1) par l'horizontale représentative de la susdite pression p1.
De cette façon, pendant la période a1 cl de la course l'air contenu dans le carter 9 peut être admis dans les accu- mulateurs Al et A2 si la pression de marche augmente, et durant la période c1 b1, lesdits accumulateurs peuvent se décharger dans le susdit carter à supposer que la pression de marche diminue.
Ainsi le réglage de l'énergie mise en oeuvre dans les accumulateurs A1 et A2 s'opèrera aussi bien pour une augmentation que pour une diminution de la pression de marche,
En outre ce règlage ne donnera lieu à aucune perte de gaz sous pression puisque la masse d'air comprimé intéressée par ledit réglage est seulement transvasée du carter 9 vers les accumula- teurs A1 et A2 ou vice versa suivant qu'il s'agit d'une augmen- tation ou d'une diminution de la pression de marche de la machine.
A cet effet et par exemple on peut, suivant une so- lution qui sera plus spécialement envisagée dans ce qui suit, interposer, entre les accumulateurs pneumatiques
A1 et A2 et le carter 9 dans lequel règne la pression de refou- lement, un système distributeur tel que, d'une part, en régi- me normal, il maintienne lesdits accumulateurs isolée dudit car- ter, et, d'autre part, lorsqu'il se produit une variation de la
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pression de marche il permette à l'air contenu dans le carter 9 de passer dans les accumulateurs A1 et A2 ou vice versa suivant que ladite pression augmente ou diminue, et prévoir des moyens correcteurs propres à ramener le système distributeur dans sa position neutre une fois que la pression de marche, après avoir subi une variation, s'est stabilisée à une nouvelle valeur,
ce afin de permettre éventuellement à un nouveau réglage de s'effectuer normalement si cette nouvelle pression de marche varie.
On asservira alors, de préférence, suivant une autre disposition de l'invention, les moyens correcteurs dont il vient d'être question, à la pression régnant dans les accumulateurs A1 et A2 pour une position déterminée des équipages alternatifs, ce qui revient finalement à faire contrôler l'énergie mise en oeuvre dans ces accumulateurs par la pression régnant dans lesdi ts accumulateurs pour une position déterminée des susdits équipages.
Bien que l'on puisse encore, compte tenu de cc qui vient d'être dit, s'y prendre de multiples manières pour constituer l'ensemble du dispositif de contrôle de l'énergie des accumulateurs A1 et A2, il semble plus particulièrement avanta- geux d'avoir recours, à ceteffet, à l'un des modes de réalisation qu'illustrent les fig. 1 et 2 des dessins.
Suivant le premier de ces modes de réalisation, on constitue le système distributeur par une sorte de tiToir 15 logé dans le carter 9 et comportant deux compartiments 151 et 152 munis respectivement de lumières 161, 162 propres, lorsqu'elles viennent, 1 'une ou l'autre, en regard d'une lumière fixe 17, à faire communiquer la capacité correspondante avec des conduits 181 182 aboutissant aux accumulateurs A1 et A2, l'orifice 17 étant masqué pour la position neutre du tiroir 15 (position représentée sur la fig.
1), on prévoit, dans les parois des capacités 151 et 152 respectivement des clapets 191 permettant seulement à l'air de passer de la capacité 151 dans le carter 9 et des clapets 192
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permettant seulement le passage de l'air dudit- carter dans la capacité 152, on attelle ce distributeur à l'élément mobile, par exemple le piston, d'un ensemble cylindre 20 piston 21, l'une des faces dudit piston étant soumise à la pression de refoule- ment, par un conduit 22, tandis que son autre face est soumise à l'action d'un ressort antagoniste 23, et l'ensemble étant tel 'qu'un accroissement de la pression de refoulement ait pour effet d'amener l'orifice 16 ,en regard de l'orifice 17 et qu'inversement une diminution de cette pression amène l'orifice 161 en regard dudit orifice 17,
et l'on constitue les moyens correcteurs devant as- surer le retour du distributeur 15 en position neutre après chaque variation de la pression de marche, en règlant, en fonc- tion de la pression dans les accumulateurs pneumatiques en un point de la course, la tension du ressort 23 assurant le rap- pel dudit distributeur, ce pourquoi, par exemple, on ménage, dans la tige de l'un des équipages alternatifs, une gorge 24 propre à relier, pour une position déterminée desdits équipages, l'accumulateur pneumatique situé du même côté (par exemple l'accumulateur A1) avec un cylindre 25 dans lequel se déplace un piston 26 rappelé par un ressort 27 et attelé à une came
28 coagissant avec un poussoir 29 sur lequel on fait prendre appui au ressort 23,
l'ensemble étant tel qu'à une augmentation de pression dans l'acc@mulateur A1 corresponde un durcissement dudit ressort 23.
Le fonctionnement d'un autogénérateur ainsi établi est alors le suivant : - Si l'on suppose que la pression de refoulement passe d'une valeur p1, pour laquelle le distributeur 15 se trouvait en position neutre, à une valeur supérieure p2, le piston 21 se déplace contre l'action du ressort 23 et l'orifice
162 est amené en regard de l'orifice 17, de l'air sous pression contenu dans le carter 9, peut alors, pendant la partie de course pour laquelle la pression de refoulement est supérieure à la pression dans les accumulateurs A1, A2, franchir les cla-
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pets 192 et vanir, par les conduits 181, 182, accroître la masse d'air des susdits accumulateurs. S'il s'était au contraire, produit une diminution de la pression de refoulement,
le distributeur 15 aurait été déplacé en sens inverse et l'ori- fice 161 serait venu en regard de l'orifice 17 permettant à partir de l'air contenu dans les accumulateurs de retourner au carter 9 à travers les clapets 191 pendant les fractions de courses durant lesquelles la pression dans lesdits accu- mulateurs est supérieure à la pression dans ledit carter.
Une fois établi le nouveau régime de pression des accumu- lateurs pneumatiques (courbe a2 b2) le piston 26 agissant sur la came 28 provoque le retour du distributeur 15 à sa... position neutre et l'ensemble estprêt pour un nouveau régla- ge qui se reproduira dans les mêmes conditions que précédem- ment, du fait que le susdit distributeur est revenu en posi- tion neutre et que les pressions extrêmes a2 et b2 dans les accumulateurs encadrent la nouvelle pression de marche p2
Suivant maintenant le deuxième des susdits modes de réalisation, on constitue le distributeur par un boîtier fixe 115 comportant daux compartiments 1151et 1152 susceptibles de com- muiquer, d'une part, avec le carter,
par l'intermédiaire de clapets 1191 et 119 (semblables aux clapets 191 et 192 ), et d'autre part, l'une ou l'autre, avec les accumulateurs A1 et A2 , suivant la position occupée par un tiroir 30 com- portant une lumière 117 susceptible de venir en regard d'une lumière 1161 intéressant la capacité 1151 ou d'une lumière 1162 intéressant la capacité 1152, on attelle le tiroir 30 à un piston 21 soumis comme précédemment à l'action de la pression régulatrice, et l'on prévoit, pour régler la tension du ressort de rappel 23 de ce piston, une came 28 commandée par un pis- ton 26 sur lequel s'exerce la pression dans l'accumulateur A1 en un point déterminé de la course, cette pression pou - vant être prélevée, par exemple,
par l'intermédiaire d'une @
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soupape 31 dont l'ouverture est assurée, en un point déterminé de la oourse, par un basculeur 32 attelé à l'un des équipages alternatifs.
Le fonctionnement d'un tel auto-générateur est suffisamment voisin de celui explicité précédemment pour qu'il soit inutile d'entrer à ce sujet dans aucune explication complémentaire.
Bien que l'on puisse se contenter de procéder comme il vient d'être dit, il semble préférable, notamment lorsque l'élément récepteur alimenté par l'auto-générateur fonctionne avec de brusques variations de charge, de faire contrôler en outre, par le régulateur dudit élément récepteur, l'énergie des accumulateurs pneumatiques A1 et A, ce par exemple en faisant agir la tringlerie 14 attelée au régulateur avec le distributeur permettant d'alimenter ou au contraire de vidanger les susdits accumulateurs.
En particulier, dans le cas d'un auto-générateur établi conformément au mode de réalisation de la fig. 2, on pourra par exemple, faire coagir la tringlerie 14 et le tiroir 30 par l'intermédiaire d'une butée élastique 33, de façon qu'une brusque augmentation de la charge provoque l'alimentation des accumula- teurs, et, avantageusement, accroître la rapidité avec laquelle s'opère l'alimentation ou la vidange des susdits accumulateurs en prévoyant, sur la circuit d'alimentation de ces derniers, deux orifices 34 et 35 débouchant respectivement à l'air libre (pour la vidange) et dans un conduit 36 relié à une source complémentaire d'air comprimé (pour l'alimentation), lesdits orifices étant contrôlés par des soupapes 37,
38 soumises à l'action d'un levier basculeur 39 attelé au tiroir 30 et propre à assurer l'ouverture de l'une ou l'autre d'entre elles suivant que les débattements dudit tiror dépassent une certaine amplitude dans un sens ou dans l'autre.
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Aussi pour les fortes variations de charge, le réglage de l'énergie des accumulateurs pneumatiques pourra s@o- pérer rapidement du fait, d'une part, que le tiroir 30 est amené instantanément en position convenable par la tringlerie 14, et, d'autre part, que l'ouverture de l'une ou l'au- tre des soupapes 37 et 58 permet une vidange ou une alimenta- tion des accumulateurs plus rapide que si un tel échange d'air s'opérait uniquement au travers du dispositif à clapets 115.
En suite de quoi et quel que soit le mode de réalisation adopté, on a établi un auto-générateur pour le- quel l'énergie des accumulateurs se règle automatiquement en fonction de la pression de marche, toute fuite dans lesdits ac- cunulateurs étant automatiquement compensée par l'action des moyens correcteurs asservis à la pression régnant dans les accu- mulateurs en un point fixe de la course des équipages alterna- tifs.
Comme il va de soi etcomme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus sepécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, tou- tes les variantes.
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