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La présente invention concerne un compresseur de gaz comprimé de démarrage pour des moteurs à combustion interne compresseur qui est actionné par la machine elle-même à :;et tre en marche, pendant le fonctionnement normal de celle-ci
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Ce cocnjni=esseai?, appelé dans la suite compresseur de démar- rage, refoule le gaz servant au, démarrage, en général de l'air, dans un emmagasineur (bonbonne sous pression) d'où il est emprunté en vue du démarrage du moteur à combustion interne.
Il est désiré en général que le compresseur de dé-
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marrage marche lentement,car ceci est avantageux pour le fonctionnement ; en particulier l'usure devient plus petite, les soupapes fonctionnent mieux et l'élévation de températu- re du gaz reste plus petite. En cas de moteurs à combustion interne à marche rapide et à arbre rotatif, on peut action- ner le compresseur par l'intermédiaire d'un train d'engre- nages ou d'une transmission analogue produisant une démul- tiplication.
Ceci exige toutefois également dans le compres- seur un mécanisme à manivelle ; en outre une semblable dis- position est souvent difficile lorsque le compresseur de démarrage doit être combiné ultérieurement au-moteur ; elle est complètement impossible lorsque le compresseur de démar- rage est destiné à un moteur à pistons libres, qui ne pré- sente pas de pièce de machine rotative à laquelle on puisse raccorder un semblable compresseur.
Suivant la présente invention, la commande du compres- seur de démarrage se fait à l'aide d'un fluide sous pression disponible lors du fonctionnement normal du moteur, de telle manière que le nombre de courses du piston de compresseur par unité de temps est essentiellement plus petit que celui du piston du moteur à mettre en marche. Un semblable mode de commande du compresseur de démarrage a l'avantage qu'on a les mains libres complètement pour ce qui concerne la dis- position du compresseur dans l'espace ; on peut le monter à une assez grande distance de la machine à mettre en marche et qui l'actionne, et il est possible sans difficulté d'ap- pliquer un semblable compresseur ultérieurement aussi.
En particulier, il est possible d'une manière simple, également dans le cas de moteurs à pistons libres, de prévoir un com- presseur de démarrage qui fonctionne avec un nombre de cour- ses du piston par unité de temps notablement plus petit que celui de la machine à faire démarrer.
L'invention peut être réalisée de différentes manières.
Une possibilité consiste en ce qui suit : On relie au
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piston de compresseur sur lequel une force (par exemple la tension d'un ressort ou une force de gaz comprimé) agit constamment dans le sens de la course de retour (course d'aspiration) un organe de force (par exemple un piston, une membrane, un soufflet) qui peut être chargé par un flui- de sous pression dans le sens de la course de compression ; on prévoit en outre une distribution par laquelle la cham- bre de travail de l'organe de force est alternativement rem- plie au moyen du fluide sous pression de commande et vidée de nouveau vers un espace de pression plus minime (par exem- ple l'atmosphère).
Une autre possibilité consiste en l'emploi d'un fluide sous pression qui est disponible dans le fonctionnement nor- mal de la machine à mettre en marche et qui est soumis à des variations de pression périodiques. Un semblable fluide sous pression est par exemple le contenu du cylindre de travail, ou bien le contenu de la pompe de balayage du mo- teur à faire démarrer, ou bien le contenu du cylindre d'un compresseur actionné par ce moteur.
Ce fluide sous pression agit dans un sens du mouvement sur un organe de force, qui est chargé dans le sens opposé du mouvement par une force antagoniste agissant constamment ; cet organe de force ac- tionne, par l'intermédiaire d'un mécanisme à avancement sac- cadé, un organe rotatif, par saccades mais toujours dans le marne sens de rotation ; cet organe rotatif est relié au piston du compresseur de démarrage par l'intermédiaire d'un mécanisme transformant le mouvement de rotation en un mouve- ment de va-et-vient.
Le dessin montre des exemples de réalisation de l'objet de l'invention, dans le cas de moteurs à pistons libres.
La figure 1 montre la construction d'ensemble d'un mo- teur à pistons libres avec un compresseur de démarrage.
La figure 2 montre le compresseur de démarrage prévu dans l'objet de la figure 1 et le dispositif pour la distri-
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bution du fluide sous pression de commande, à plus grande échelle et en coupe.
Les figures 3 et 4 montrent d'autres exemples de cons- titution d'un compresseur de démarrage et de sa distribution.
La figure 5 montre un compresseur de démarrage à deux étages, fonctionnant avec le mode de distribution suivant la figure 3 ou 4.
La figure 6 montre un exemple de la commande du com- presseur de démarrage au moyen d'un fluide sous pression, soumis à des variations de pression périodiques.
Aux figures 3, 4 et 6, le compresseur de démarrage, l'organe de force l'actionnant, ainsi qu'aux figures 3 et 4, la distribution également, sont représentés à plus grande échelle que le moteur à mettre en marche.
Les pièces correspondantes des différents exemples de réalisation ont reçu la même désignation.
Dans les exemples de réalisation représentés,on a pré- vu comme machine à mettre en marche et actionnant le com- presseur de démarrage un moteur-compresseur à pistons libres.
Dans ce moteur, les pistons de moteur 2 et 3 se meuvent dans un cylindre de moteur- 1 l'un vers l'autre, et enferment en- tre eux la chambre de combustion 4. Un piston de compresseur 5, 6 est relié à chaque piston de moteur. Ces pistons de compresseur fonctionnent dans un cylindre de compresseur 7, 8 pour chacun. Des soupapes de refoulement du compresseur, une conduite 10 se rend à l'endroit de consommation du gaz sous pression. L'espace annulaire 11 situé contre la face postérieure de l'un des pistons de compresseur 5, sert de pompe de balayage qui refoule l'air de balayage dans un col- lecteur 12 entourant le cylindre 1 de ,moteur. Les masses li- bres 2, 5 et 3, 6 formées chacune par un piston moteur et un piston de compresseur, sont reliées ensemble par un mécanis- me assurant la marche en sens inverse.
Ce mécanisme consiste suivant la figure 1, en une roue dentée 15 et en deux oré-
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maillères 16, 17 dont l'une est fixée à la masse libre 2, 5 et l'autre à la masse libre 3, 6 et qui engrènent avec des endroits opposés de la roue dentée 15.
Le piston 21 coulissant dans le cylindre 20 du compres- seur de démarrage, est relié à un piston de force 22 qui se meut dans un cylindre 23. La chambre de travail 24, située du côté du piston 22 opposée au piston de compresseur 21, est en communication par une conduite 25 avec le logement 26 d'un tiroir rotatif 30 en forme de robinet. Au logement 26 on a raccordé en outre une conduits 27 reliée à la conduite 10 de pression du compresseur et une conduite d'échappement 28 aboutissant à l'air libre, et dont la section de sortie est réglable au moyen d'une vis d'étranglement 29. Le tiroir rotatif 30 comporte un canal 31 s'étendant transversalement à son axe de rotation.
Ce canal 31 et les canaux 25, 27, 28 du logement sont disposés de telle manière qu'en tournant toujours dans le même sens de rotation, le tiroir rotatif 30 raccorde la chambre de travail 24 du piston de force 22 al- ternativement à la conduite d'amenée 27 et l'échappement 28.
La commande du tiroir 30 est dérivée du mouvement de va-et- vient des masses libres par l'intermédiaire d'un enclique- tage. Dans ce but la crémaillère 17 porte une came 33, éten- due en longueur, contre laquelle s'applique sous la pression d'un ressort 34 un levier oscillant 35 dont le mouvement d'oscillation est transmis par l'intermédiaire d'une tige 36 à un second levier oscillant 38 portant un cliquet 39 qui vient en prise avec une roue à rochet 40. Le tiroir rotatif 30 est relié à l'axe 41 de cette roue à rochet. L'admission 45 vers le cylindre 20 du compresseur de démarrage est en communication par l'intermédiaire d'une conduite 46 avec la conduite 27 et par conséquent avec la conduite de refoule- ment 10 du compresseur principal. Le compresseur de démarra- ge est donc alimenté au moyen de gaz comprimé au préalable.
A la sortie 47 du compresseur de démarrage se raccorde la
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conduite sous pression 48 qui aboutit à l'emmagasineur 50 de gaz sous pression, dans lequel le gaz comprimé de démarrage est accumulé et hors duquel il peut être pris en vue du dé- marrage au moyen d'une conduite 51.
Le dispositif fonctionne comme suit
Lors du mouvement de va-et-vient des masses libres 2, 5 et 3, 6, la roue à rochet 40 et par conséquent aussi le ti- roir rotatif 30 sont mis en rotation au moyen du dispositif 33 à 39, par saccades, mais toujours dans le même sens de rotation. Par conséquent la chambre .de travail 24 du piston de force 22 est reliée alternativement à la conduite sous pression 10 du compresseur principal et à l'échappement 28 conduisant à l'air libre.
Dans le cas mentionné en dernier lieu, la pression du compresseur principal agissant par l'intermédiaire de la conduite 46 sur le piston de compres- seur 21, produit la course versl'extérieur (course d'aspi- ra.tion) du piston :il du compresseur de démarrage et le rein- plissage du cylindre 20 du compresseur au moyen de gaz coin- primé au préalable ; dans le cas mentionné en premier lieu, la pression du compresseur principal agissant sur le piston de force 22 provoque la course de compression du piston 21 du compresseur de démarrage.
L'encliquetage 33 à 41 doit seulement surmonter alors la résistance de frottement du tiroir rotatif 31, de sorte qu'il-est pratiquement non chargé et peut être de construc- tion très légère.. Au moyen de la vis d'étranglement 29, on peut étrangler la sortie du gaz de la chambre de travail 24 du piston de force, de telle manière que la vitesse du pis- ton, pendant la course vers l'extérieur du piston ,il du compresseur de démarrage, reste petite et qu'on évite par conséquent un choc dur du piston de force 22 contre le fond 32 de son cylindre 23.
La came 33 peut, au lieu d'être disposée sur une pièce en mouvement de va-et-vient, être placée également surune
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pièce exécutant un mouvement oscillatoire rotatif sur 360 au maximum. Cette pièce peut par exemple être fixée à la rouc- dentée 15 ou bien, lorsque l'angle d'oscillation de celle-ci. est plus grand que 360 , être actionnée par cette roue avec une démultiplication. L'encliquetage peut servir en même temps à la commande d'autres pièces,par exemple d'une presse de graissage pour la fourniture du lubrifiant au moteur..
Les figures 3 à 5 montrent des dispositifs dans les- quels le piston de compresseur est également relié directe- ment à un piston de force recevant l'action du gaz comprimé de commande,mais dans lesquels on a prévu pour la commande de cette action du gaz sous pression, d'autres moyens à la place d'un encliquetage mécanique.
Dans le dispositif suivant la figure 3, on a intercalé entre la conduite 27, raccordée à la conduite de refoulement 10 du compresseur principal, et la conduite 25 aboutissant à la chambre de travail 24 du piston de force 22, un loge- ment de tiroir 55 dans lequel est guidé de façon étanche un tiroir 56 actionné à partir de la machine à mettre en marche, et relié par exemple à l'une des crémaillères 16, 17. Les orifices des conduites 27, 25 dans le logement de tiroir 55 sont décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction du-mouvement du tiroir. Le tiroir 56 présente une rainure 57 faite au tour, qui forme avec le logement 55 du tiroir, une cavité.
La course du tiroir 56 est choisie de telle manière que cette cavité vient en communication alternativement avec l'embouchure de la conduite 27 (comme on l'a représenté en traits pleins) et avec celle de la conduite 25 (comme on l'a représenté en traits interrompus). A la chambre de tra- vail 24 du piston de force; se raccorde un canal 58 qui aboutit à la chambre de travail 59 d'un piston auxiliaire 60 qui peut coulisser dans un cylindre 61 contre la force d'un ressort 62.
Sur le piston 60 se trouve prévu un organe d'ob-
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turation 63 en forme de soupape qui maintient fermée, sous la pression du ressort 62, lembouchure du canal 56 dans la chambre 59,aussi longtemps que la pression dans la chambre 24 reste en-dessous d'une valeur déterminée. La surface ac- tive du piston auxiliaire 60 est un multiple déterminé de la surface de l'organe d'obturation 63. La chambre 59 est en communication permanente, par un canal étroit 65, avec un espace de minime pression, par exemple l'atmosphère.
En outre on a prévu dans la paroi du cylindre 61 un canal 64 conduisant également vers un espace de minime pression et qui est dégagé par l'arête frontale du piston auxiliaire 60 lorsque ce piston a parcouru, une petite longueur de course contre la force du ressort 62. La tension de ce ressort peut être réglée au moyen d'une vis 66 à une valeur déter- minée.
Le fonctionnement du dispositif se fait comme suit :
On supposera que le piston 21 du compresseur de démar- rage se trouve dans sa position extrême de gauche (point mort extérieur). La cavité 57, participant au mouvement de va-et-vient du tiroir 56, reçoit du gaz sous pression lors de sa liaison avec la conduite 27 et fait s'écouler ce gaz dans la chambre de travail 24 lors de sa communication avec la conduite 25, de sorte que la pression dans cette chambre 24 augmente par saccades. Dans la même mesure où cette pres- sion augmente,le piston de compresseur 21 se meut vers la droite et produit ainsi la compression du.gaz enfermé dans sa chambre de travail et qui est expulsé en passant par la soupape de refoulement 47 et la conduite 48 dans le réser- voir d'emmagasinement.
Le piston de force 22 a des dimen- sions telles par rapport au piston 21 du compresseur, que la force exercée par lui surmonte la pression la plus élevée prévue du gaz comprimé de démarrage,déjà lorsque la prcs- sion dans la chambre de travail 24 est encore plus petite que la pression-régnant dans la conduite de refoulement 10
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du compresseur principal.
Lorsqu'est atteinte dans la cham- bre de travail 24 cette pression nécessaire pour l'expulsion du gaz comprimé de démarrage hors du cylindre 20 du compres- seur de démarrage, le piston de force 22 s'applique par une butée 68 contre la surface frontale 69 du cylindre 20 du compresseur et par conséquent en cas d'une nouvelle arrivée de gaz comprimé de commande, la pression s'élève également dans la chambre de travail . Des que cette pression s'éle- vant davantage a atteint une élévation déterminée, la force exercée par la pression de ce gaz sur l'organe d'obturation 63 surmonte la tension du ressort 52, et du gaz sous pres- sion parvient dans la chambre 59.
Ce gaz sous pression agit alors sur la grande surface du. piston auxiliaire 60 et dé- place ce dernier rapidement vers la droite jusqu'à l'ouver- ture du canal 64. Une minime pression est alors nécessaire seulement pour maintenir ce canal ouvert. En conséquence la pression s'abaisse dans la chambre de travail 24 jusqu'à cette minime pression et le gaz sous pression entrant par la conduite 46 et l'admission 45 dans le cylindre de compres- seur 20 déplace de nouveau vers la gauche les pistons 21, 22.
L'orifice du canal 58 dans la chambre de travail 24 est éloigné d'une certaine quantité de la paroi frontale de la chambre, de sorte qu'il reste dans la chambre de travail 24 un coussin de gaz après que le piston 22 a recouvert l'ori- fice du canal lors de sa course de retour (course vers l'ex- térieur du piston 21 du compresseur). Ce coussin de gaz re- çoit élastiquement la masse des pistons 21 et 22 à la fin de cette course et empêche ainsi un choc dur de cette masse contre la paroi frontale 32 de la chambre de travail 24.
Apres l'abaissement de la pression dans la chambre de tra- vail 24,le piston auxiliaire 60 retourne également, sous la pression du ressort 62, dans sa position extrême de gau- che et ferme le canal 58 tandis qu'il refoule le gaz se trouvant dans la chambre 59 par le canal étroit 65. Le canal
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65 est tellement étroit qu'il suffit seulement pour la vi- dange de la chambre 59 et que,lors de l'ouverture du canal 58 par l'organe d'obturation 63,il ne provoque pas de chu- te de pression notable dans l'espace 59, de sorte que la pression dans celui-ci suffit pour déplacer plus fortement vers la droite le piston auxiliaire 60.
La figure 4 montre une simplification de l'exemple de réalisation de la figure 3; la cavité 57 se mouvant en va- et-vient dans un logement 55 et produisant un remplissage lent par saccades de la chambre de travail 24 du piston de force, est remplacée par un plateau d'étranglement 70, à passage étroit 71, inséré entre les conduites 27 et 25. Ce dispositif donne également un remplissage progressif,non saccadé toutefois mais continu de la chambre de travail 24 au moyen du gaz comprimé de fonctionnement.
On a supposé en outre dans cet exemple que le compresseur de démarrage 20, 21 doit comprimer de l'air aspiré dans l'atmosphère , l'ad- mission 45 du compresseur est donc directement en communi- cation avec l'atmosphère; la conduite de gaz de refoule- ment 46 disparait. La course d'aspiration du piston 21 du compresseur est alors produite par un ressort 72 dont la tension est tellement grande qu'elle surmonte les résistan- ces de frottement et est encore capable de produire dans la chambre de travail- 24 une pression telle qu'elle est né- cessaire pour maintenir ouvert l'échappement 64, par son action sur la surface frontale pleine du piston auxiliaire 60.Le fonctionnement est,pour le reste, le même qu' à l'exemple de la figure 3.
Le compresseur de démarrage peut également être à plu- sieurs étages. Un exemple de ce cas, pour une commande de compresseur suivant la figure 3 ou 4, est représenté à la figure 5 sous la forme d'un compresseur à deux étages. Le piston de compresseur 21 a là forme d'un piston étagé com- portant le piston à basse pression ±la et le piston à haute
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pression 21b. On a prévu en conséquence un cylindre de basse pression 20a et un cylindre de haute pression 20b; sn vue du. raccourcissement de la construction, ce dernier s'étend en partie dans le piston à basse pression 21a qui est évidé en conséquence.
La chambre entre ces cylindres et une enve- loppe 75 entourant ceux-ci à distance sert' de collecteur intermédiaire pour le gaz comprimé dans le premier étage de compresseur. Le mouvement des pistons vers l'extérieur (course d'aspiration du compresseur) est produit par la pression agissant pendant cette course sur le piston à hau- te pression 21b et provenant du gaz emmagasiné dans le ré- servoir intermédiaire, de sorte que le ressort 72 de l'exem- ple de la figure 4 peut disparaître également lorsque le compresseur aspire dans l'atmosphère. Dans le réservoir in- termédiaire se trouve monté un serpentin de refroidissement 76.
Dans l'exemple de la figure 6, la commande du piston de compresseur de démarrage 21 est dérivée des variations de pression périodiques de l'air de balayage, se présentant dans le fonctionnement normal de la machine à mettre en mar- che. Dans ce but on a mis en communication ouverte constam- ment avec la chambre de travail 11 de la pompe de balayage de ce moteur, au moyen d'une conduite 80, la chambre de tra- vail 81 d'un organe de force 82 en forme de membrane. Contre la membrane s'applique, sous la force d'un ressort 83, du côté opposé à la chambre de travail 81, un poussoir 84.
L'extrémité libre 85 de ce poussoir agit sur un levier os- cillant 86 qui peut osciller librement sur un arbre 87 et qui porte un cliquet 88 coopérant avec une roue à rochet 89 calée sur l'arbre 87. Le piston de compresseur 21 est rac- cordé à un bouton de manivelle 90 fixé à l'arbre 87, par l'intermédiaire d'une bielle 91. Un contre-cliquet 93 rac- cordé à un point fixe 92, empêche la rotation de la roue à rochet 89 en sens inverse.
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Le dispositif fonctionne comme suit :
Sous l'effet de la pression qui alterne dans la chambre de travail 11 de la chambre de balayage, d'une part, et de la force antagoniste du ressort 83, d'autre part,la membra- ne 82 subit des déformations qui s'effectuent avec la même alternance que les variations de la pression de la pompe de balayage. Lors de chacune de ces déformations, la roue à rochet 89 subit un avancement d'un certain angle de rota- tion.
Cette rotation, se produisant par saccades, de la roue à rochet provoque, par l'intermédiaire du- mécanisme à manivelle 90, 91, le déplacement en va-et-vient du piston de compresseur 21, déplacement qui, par suite de l'interca- lation de l'encliquetage 86-82, s'effectue beaucoup plus lentement que les variations de pression dans la chambre de travail de la pompe de balayage.
Au lieu d'être raccordée à la chambre de travail de la pompe de'balayage, la chambre de travail 81 de l'organe de force 82 pourrait être raccordée à n'importe quelle autre chambre de travail de la machine à mettre en marche (de la partie de moteur ou du compresseur principal) dans laquelle la pression varie périodiquement.
Dans ce cas, l'encliquetage est chargé par la force produisant la compression du gaz comprimé de démarrage et doit par conséquent être fait robuste en conséquence ; d'autre part on a l'avantage qu'il ne se produit aucune perte de gaz comprimé de commande, car celui-ci ne s'échappe pas à L'extérieur.
Dans tous les cas on peut obtenir, soit par un dimen- sionnement approprié de.l'espace mort du compresseur de dé- marrage, soit par un choix approprié du rapport des surfaces actives de l'organe de force,d'une part, et du. piston de compresseur, d'autre part, que lorsqu'est atteinte la pres- sion de remplissage prévue de l'appareil d'emmagasinement de gaz comprimé de démarrage, la continuation du refoulement
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du gaz comprimé de démarrage cesse d'elle-même, de sorte qu'une surveillance spéciale du compresseur de démarrage n'est pas nécessaire, mais que celui-ci peut continuer à fonctionner continuellement pendant le fonctionnement de la machine principale.
Revendications.
1.- Compresseur de gaz comprimé de démarrage, pour moteurs à combustion interne à marche rapide, en particulier moteurs à pistons libres, compresseur qui est actionné par le moteur à mettre en marche dans le fonctionnement normal de celui-ci caractérisé en ce que cette commande se fait à l'aide d'un fluide sous pression disponible lors du fonctionnement nor- mal du moteur (de préférence du gaz comprimé) de telle ma- nière que le nombre de courses du piston de compresseur (21) est notablement plus petit que celui du piston du moteur a mettre en marche.