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"Perfectionnements apportés aux machines à pistons libres." L'invention est relative aux machinaa à pistons libres ayant, d'une part, un équipage mobile comportant un piston moteur travaillant dans un cylindre-moteur et, d'autre part, au moins un matelas de gaz servant d'accumulateur d'énergie pour assurer le retour du susdit équipage mobile et disposé,au moins en partie, derrière le fond dudit piston* Elle concerne plus particulièrement, parce que 0 'est dans leur cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, ,mais non exclusivement, parmi ces machines, les moto-compresseurs ou auto-générateurs à pistons libres, c'est-à-dire les machines du genre indiqué comportant au moins un cylindre-moteur et un cylindre-compres- ( Beur, et dans lesquelles l'air comprimé est envoyé aux machines ou éléments récepteurs,
soit directement (cas des moto-compresseurs), soit après avoir traversé en partie au moins le cylindre-moteur(cas des auto-générateurs).
Elle a pour but, surtout, de rendre lesdites machines telles qu'elles correspondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique.
Elle consiste, principalement, à prévoir à l'intérieur du matelas, de préférence sur le piston moteur et au voisinage de son fond, des moyens qui divisent le matelas en deux capacités et qui créent en même temps un passage de section réduite entre celles-ci, l'une de ces capacités étant à volume essentiellement constant et l'autre à volume variable par suite des déplacements du piston, de sorte qu'il se produit un courant d'air de direction alternative entre les deux capacités, l'air mis ainsi en mouvement servant à refroidir le fond du piston.
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 ainsi que certains modes de réalisation, desdites 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 marnes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les engins ou installations comportant de semblables machines.
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Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont:, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. la. fig. 1 de ce dessin montre, en coupe axiale schématique, un auto-générateur à pistons libres établi conformément à l'invention.
Les fige. 2 à 4 montrent, également en coupe axiale schéma- tique, trois modifications différentes d'un auto-générateur tel que représenté par la figure 1, ces modifications correspondant à d'au- tres réalisations de l'invention*
La fige 5 enfin montre, en coupe axiale schématique, une partie d'un moto-sompresseur à pistons libres opposés et à deux étages, ce moto-compresseur étant également établi conformément à l'invention*
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses mo- des d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qy'il y ait lieu d'accorder la préférence,
se proposant par exemple d'établir un auto-générateur ou un moto-compresseur à pistons libres dont au moins un matelas ac- cumulateur d'énergie de retour est logé au moins en partie à l'inté- rieur du piston moteur correspondant, on s'y prend comme suit ou de façon analogue-
En ce qui concerne tout d'abord l'ensemble de cette machine, à l'exception de la constitution dudit matelas, on peut l'établir de n'importe quelle manière appropriée, par exemple de l'une de celles qu'illustre le dessin et selon lesquelles on procède de la façon suivante.
Lorsqu'il s'agit d'un auto-générateur (fig.l à 4) on pré- voit un cylindre moteur 1 entouré par un réservoir d'air sous pression 2 et comportant des lumières d'admission 3 et des lumières d'échappement 4 découvertes par les piston moteur 5 lorsque ce der- nier atteint sa position extrême extérieure. On dispose dans le fond du cylindre moteur 1 un injecteur 6 de combustible alimenté par une pompe d'injection 7. On rend solidaire le piston moteur d'un piston compresseur 8, ayant un plus grand diamètre que le piston moteur, le- dit piston compresseur coagissant avec un cylindre 9 et portant une tige 10 pour actionner la pompe d'injection 7.
On ferme le cylindre 9, du cote du réservoir 2, par une cloison annulaire 11 et, du coté opposé, par une culasse 12. On prévoit, pour la capacité de volume variable enfermée entre la face intérieure du piston compresseur 8 et la cloison 11, un ou plu- sieurs clapets d'aspiration 14 et un ou plusieurs clapets de refou- lment 13, ces derniers étant avantageusement disposés dans la cloison 11 de façon à conduire dans le réservoir 2 l'air comprimé pendant la course de retour de l'équipage mobile 5,8 par la face intérieure du piston 8, l'air pénétrant ensuite, par les lumières d'admission 3, dans le cylindre moteur 1,
tandis qu'un mélange constitué par les gaz de combustion et par l'excès d'air sous pression s'échappe à travers les lumières 4 (voir les flèches de la fig.l), ce mélange formant le gaz sous pression à débiter par l'auto-générateur.
En ce qui concerne le matelas de l'accumulateur d'énergie qui assure le retour de l'équipage mobile vers son point mort intérieur et qui fonctionne par exemple par compression de l'air quil contient pendant la course de l'équipage mobile vers l'extérieur et par dé- tente de cet air pendant la course de retour, on le loge au moins en partie à l'intérieur du piston moteur 5 qui est prévu creux à cet ef- fet, de sorte que l'air du matelas est en contact avec les parties les plus chaudes, notamment le fond (ou la tête) de ce piston.
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Selon l'invention, pour obtenir un mouvement de cet air le long de ces parties, même dans les périodes où. le matelas est fermé vers l'extérieur (ce sont notamment les régimes stables pendant lesquels il n'est pas nécessaire de varier le poids d'air dans le matelas à l'aide de moyens de réglage connus et non re- présentés par le dessin), on divise l'intérieur du matelas en deux capacités dont l'une a un volume constant tandis que le volume de l'autre capacité varie par suite des mouvements de l'équipage mo- bile 5,8, et on prévoit entre ces deux capacités un passage de section réduite. En ce qui concerne les moyens pour diviser le matelas dans les deux susdites capacités et pour constituer le passage de section réduite, on les dispo,se, de préférence, à l'intérieur du piston mo- teur à proximité du. fond de ce dernier.
Bien que l'on puisse réaliser de multiples façons les disposi- tions venant d'être décrites, il semble particulièrement avantageux d'avoir recours, à cet effet, aux modes de réalisation représentés par les figures.
Selon la fig. 1, on constitue le matelas accumulateur d'énergie de retour - qui doit emmagasiner, pendant chaque course des pistons vers l'extérieur, une énergie suffisante pour effectuer, pendant la course suivante des pistons vers l'intérieur, la compression dans le cylindre-moteur 1 et daus le compartiment intérieur du cylindre compres- seur 9 - par l'ensemble du compartiment extérieur "a" de ce dernier cylindre, de l'espace "b" se trouvant à l'intérieur du piston-compres- seur 8 et de l'espace "c" se trouvant à l'intérieur du piston-moteur 5.
Pour obtenir la divi.sion du matelas en deux capacités distinctes, on prévoit, selon la fig. 1, une cloison 15 à l'intérieur du piston-mo- teur 5 et à proximité de sa tête chaude 5a, les capacités ainsi créées sont constituées respectivement, d'une part, par les espaces a, b et la plus grande partie de l'es- pace c et, d'autre part, par le petit compartiment ca se trouvant entre la tête chaude 5a et la cloison 15, la première étant à volume variable et la deuxième à volume constant.
En outre, on prévoit, dans ladite cloison 15 des ouvertures 16 qui constituent le passage de section réduite entre les deux susdites capacités. Enfin, on se sert, avantageasement, de la cloison 15 pour fixer sur le piston 5 la tête chaude 5a; c'est pourquoi on prévoit au centre de ladite cloison un logement 15a dans lequel on dispose deux demi-bagues 17 en section d'U qui enserrent deux collets 18, 19 solidaires respectivement de la tête chaude 5a et d'un boulon 20, le tout étant maintenu en place par un ressort 21 intercalé entre ¯le loge- ment 15a et un écrou 22 fixé sur l'extrémité dudit boulon.
Fendant la narche de la machine, une partie de l'air se trouvant dans la capacité variable du matelas (espaces à, b et la plus grande partie de c) pénètre dans la capacité ca à travers les ouvertures 16 lorsque l'équipage mobile 5, 8 se déplace vers l'extérieur tandis que le courant d'air à travers les ouvertures 16 a la direction inverse pour les courses vers l'intérieur dudit équipage. On obtient ainsi un renouvellement constant de l'air se trouvant dans la capacité ca et, par conséquent, un refroidissement efficace de la tête du piston.
Les figures 2, 3 et 4 sont relatives à des modifications de l'auto-générateur représenté par la fig. 1.
Selon ces figures, on dispose à l'intérieur du piston moteur 5 un tube 23 dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre inté- rieur du piston-moteur 5 de sorte qu'un espace cb annulaire resteentre ledit tube et la paroi dudit piston et on fixe le tube 23 sur la face extérieure du piston-compresseur 8 de façon telle que la communication entre le compartiment a et l'espace cb se fasse à travers l'intérieur dudit tube que l'on prolonge jusqu'au voisinage de la tête du piston 5 munie, en face de l'extrémité libre du tube 23, d'ailettes 24.
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Le passage à section réduite .faisant communiquer entre elles, à l'intérieur du matelas, la capacité à volume variable et la capacité à. volume constant est constitué, dans les modes d'exécution représentés par les figures 2 à 4, selon les dimensions choisies soit par l'intérieur du tube 23, soit par l'intervalle se trou- vant entre le bord libre de ce tube et le fond du piston 5 muni d'ailettes 24 qui rétrécissent considérablement la section du pas- sage. Aussi bien en l'un qu'en l'autre cas, on obtient, par suite des mouvements de l'équipage mobile, un courant gazeux refroidisseur à l'intérieur du piston-moteur 5 à l'endroit de son fond et des parois voisines.
L'intensité de ce courant dépend du rapport existant entre le contenu de la capacité à volume constant et celui de la capacité à volume variable. Plue ce rapport est grand, plus le courant re- froidisseur est intense.
Selon la fig. 2, on constitue la capacité à volume constant par l'espace b se trouvant à. l'intérieur du piston-compresseur 8 et l'espace cb se trouvant à l'intérieur du piston-moteur 5 entre la pa- roi intérieure de celui-ci et la paroi extérieure du tube 23, la com- munication entre ces deux espaces étant établie par des ouvertures
25, tandis que la capacité à volume variable est constituée par le compartiment a et l'intérieur ci du tube 23. On obtient ainsi un grand rapport entre les volumes des deux capacités en question et, par conséquent, un courant de refroidissement intense.
Selon la fig. 3, on constitue les deux capacités respecti- vement par l'espace cb et par la somme des espaces a, b et ci. Le susdit rapport est donc moindre et le courant de refroidissement moins intense que dans le cas de la lige 2.
Selon la fig. 4, on constitue les deux capacités respecti- vement par l'espace c'b et par la somme des espaces a, b, ci et c"b l'espace cb des figs. 2 et 3 étant divisé, selon la fige 4, par une cloison 26 en deux espaces partiels c'b et c"b dont l'espace c"b est en communication, à travers des ouvertures 27, avec la capacité à vo- lume variable. Le susdit rapport et l'intensité du courant de reroi- dissement sont, dans le cas de la fige 4, encore plus petits que dans le cas de la fig. 3.
Il ressort des fige. 2 à 4 qu'il est facile de régler, à l'aide de moyens appropriés, le rapport entre la capacité à volume constant et la capacité à volume variable et, par conséquent,l'intensité du courant de refroidissement.
En ce qui concerne le moto-compresseur à deux étages repré- senté par la fige 5, on lui fait comporter, d'une part, un cylindre- moteur central 28 avec des ouvertures d'admission 29 (les ouvertures d'échappement ne sont pas représentées) et, d'autre part, de chaque coté de la machine, un cylindre compresseur basse pression 30, un cy- lindre haute pression 31 (les soupapes de ces derniers cylindrée et les tubulures qui les relient l'un à. l'autre ne sont pas montrées) et un équipage mobile comportant un piston-moteur 32, un piston-compres- seur basse pression 33 et un piston-compresseur saute-pression 34, les deux équipages mobiles qui se trouvent des deux côtés de la ma- chine et se déplacent en sens inverse étant reliés entre eux ,ainsi que connu, par un système de synchronisation (non représenté).
On prévoit, en outre, de chaque côté de la machine, un accu- mulateur d'énergie de retour 35 dont le matelas est logé à Pinté- rieur de l'équipage mobile correspondant qui est prévu creux à cet effet.
Selon l'invention, on prévoit, dans la cavité dudit équipage, près du fond du piston-moteur, une cloison 36, par exemple, en forme de tuyère qui sépare l'intérieur du matelas de l'accumulateur d'éner- gie en deux capacités dont l'une "d" à volume constant et l'autre "e" à volume variable, la communication entre ces deux capacités ayant
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lieu à travers l'ouverture 37 à section réduite se trouvant dans la cloison 36.
On obtient de cette façon, pendant les mouvements des pistons, un courant d'air qui se dirige, pendant les courses vers l'extérieur, de la capacité e vers la capacité d et dans la direction inverse pour les courses inverses. On obtient ainsi un refroidissement intense de la tête du piston-moteur 32.
Et, ou bien on se contente de procéder ainsi qu'il vient d'être exposé, ou bien, et mieux, on a recours à certaines autres disposi- tions, telles que la suivante, laquelle pourrait, bien entendu, être utilisée isolément.
Selon cette disposition, au lieu d'évacuer vers l'extérieur les calories absorbées par l'air du matelas exclusivement à travers les parois du cylindre 9, on prévoit, à l'intérieur du matelas, des moyens de refroidissement, par exemple un serpentin 38 avec entrée 39 et sortie 40 pour l'eau de refroidissement. De préférence, on fait en sorte que le serpentin 38 fixé avec ses entrée et sortie de l'eau de refroidissement sur le couvercle 12 s'engage dans l'intérieur du piston-moteur 5 (voir fig.2 à 5).
En suite de quoi et quel que soit le mode de realisation adopté, on a réalisé une machine dont le fonctionnement et les avantages ressortent suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'en- trer, à leur sujet, dans aucune explication supplémentaire.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses di- verses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embras- se, au contraire, toutes les variantes.