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DISPOSITIF COMPORTANT UNE ENCEINTE FERMEE RENFERMANT UN FLUIDE SOUMIS A
DES VARIATIONS DE PRESSION.
L'invention concerne un dispositif.comportant une enceinte fer- mée renfermant un fluide soumis à des variations de pression. Ces disposi- tifs sont fréquement utilisés en technique. A titre d'exemple, on peut. mentionner le carter fermé de certains types de moteur à combustion inter- ne ou externe. Dans un tel carter, qui forme alors l'enceinte fermée, le mouvement du piston provoque de périodiques variations de la pression. Un autre exemple d'une telle cuve est le cylindre d'une machine à piston, dans lequel la pression est sujette à de périodiques variations.
La Demanderesse a constaté que l'on peut tirer parti de ces variations de pression non spécialement recherchées pour faire effectuer, par des dispositifs appropriés, une ou plusieurs fonctions auxiliaires.
A cet effets le dispositif conforme à l'invention comporte un circuit fermé sur l'enceinte et, grâce à des moyens appropriés, les varia- tions de la pression dans cette enceinte provoquant une circulation du fluide essentiellement dans un sens et, par cette circulation, ce fluide peut effectuer un travail utiles, que l'on peut utiliser pour effectuer diverses fonctions auxiliaires.
Dans une forme de réalisation de 19 invention le fluide qui tra- verse le circuit fait office de moyen de transport pour un autre fluide.
Suivant 19 inventions le fluide transporteur peut être gazeux et le fluide à transporter peut être un liquide fixement divisés par exemple un lubri- fiant.,
Le fluide circulant dans le circuit peut éventuellement aussi fournir du travail utile résultant de son état, en ce sens que l'on peut tirer parti des propriétés physiques et/ou chimiques du fluide, par exem- ple pour la réfrigération ou la. lubrification.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le fluide en cir-
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culation peut être un liquide et.9 entre les moyens assurant une circula- tion du fluide, essentiellement dans un seul sens,, on peut prévoir une cloche à air.
Four modifier la quantité de travail utile effectué par le flui- de en circulation, dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le circuit comporte un dispositif pour régler la quantité de fluide circu- lant dans le circuit.
Le dispositif conforme à l'invention peut avantageusement être utilisé dans les machines à piston à gaz chaud. Par "machine à piston à gaz chaud" il y a lieu d'entendre un moteur à gaz chaud ou une machine frigorifique fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaude Comme on le sait, la puissance des machines à piston à gaz chaud dépend en grande partie de la quantité de fluide participant au cycle de la machine.La fuite de fluide qui se produit en général, pen- dant le fonctionnement, réduit la puissance- fournie- par le moteur ou le froid produit par la machine frigorifique. Il est donc nécessaire de complé- ter la quantité de fluide actif; on peut utiliser à cet effet le gaz se trouvant dans le carter.
Ce gaz étant normalement souillé de lubrifiant, il faudra l'en débarrasser, car la pénétration de lubrifiant dans 1-'enceinte active de la machine pourrait avoir des suites fâcheuses. Il pourrait en effet être entraîné vers les échangeurs de chaleur ou le récupérateur,en- crasser ces organes et réduire ainsi le rendement de la machine.
En outre., pour limiter au minimum la consommation de lubrifiant, il est désirable de ramener vers le carter le lubrifiant extrait du gaz.
Pour assvrer la fourniture du gaz de complément précité, dans une forme de réalisation de l'invention,\\ une machine à pistons réalisée sous forme de machine à piston à gaz chaud et munie d'un dispositif tel que décrit ci-dessus, présente la particularité que le circuit comporte un sé- parateur qui débarrasse le fluide gazeux du lubrifiant qu'il contient et qui amène ce lubrifiant., mélangé avec une partie du fluide gazeux, vers le carter tandis que le fluide débarrassé de lubrifiant et sortant du sépara- teur,est amené vers un ou plusieurs des cycles de la machine à piston à gaz chaud.
Le dispositif conforme à l'invention peut en outre être avanta- geusement utilisé dans une machine, à piston,, dans laquelle une partie de la surface du piston doit être maintenue exempte de lubrifiant superflu. Cet- te machine présente la particularité que le piston comporte au moins une rainure qui débouche sur la surface de celui-ci et qui s'étendperpendiculai- rement à la direction de déplacement du piston, la rainure, 9 considérée vers le fond, étant dirigée vers la partie de la surface du piston qui doit être maintenue exempte de lubrifiant en excès. Cette dernière partie se trouve d'ailleurs à .une plus grande distance de la paroi du cylindre que la par- tie de la surface sur laquelle peut se trouver du lubrifiant en excès.
En outre, à la partie inférieure de la portée du piston, la rainure communi- que par un circuit avec l'enceinte formée entre.la dernière partie mention- née de la surface du piston et la paroi du cylindre.
La rainure décrite ci-dessus a pour fonction de réduire la quan- tité de lubrifiant que le mouvement de va-et-vient du piston amène vers 1' enceinte active de la machine. Lorsque le cylindre n'est pas rigoureusement vertical, mais qu'il est incliné, même orizontal, il se peut qu'à la par- tie .inférieure du piston s'accumule une quantité de lubrifiant telle- que la rainure ne puisse plus effectuer convenablement sa fonction de larmier. Aus- si est-il désirable que le lubrifiant qui se trouve à la partie inférieure du piston, soit ramené vers la partie supérieure du piston.
On peut utili- ser à cet effet le dispositif conforme à 1-*invention. Dans cette forme de réalisation, l'enceinte active- qui est. influencée par le piston., fait of- fice d'enceinte fermée renfermant un fluide sujet à des variations de pres- sion.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention la machine- à
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piston comporte un dispositif tel que le capter fait office d'enceinte fer- mée et que le circuit soit traversé par un lubrifiant qui est utilisé pour
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le graissage à la sortie dudit eirsuito Le fluide traversant le circuit fournit ici du travail utile résultant de son état.
Une telle forme de réalisation,peut aussi avantageusement être utilisée lorsque le circuit est traversé par un agent réfrigérant utilisé pour le refroidissement d' organes déterminés de la machinée
La description qui va suivre en regard du dessin annexée donné
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à titre à'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du'texte que du dessin faisant¯il bien entendus partie de ladite invention.
Les figures représentant schématiquement quelques formes de réalisation de la combinaison conforme à Iii invention
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Sur la figo 1, le fluide circulant dans le circuit pulvérise un lubrifiant.
La fig. 2 représente une machine à piston à gaz chaud dans la- quelle le fluide de complément du fluide actif de la machine est fourni par le fluide débarrassé de lubrifiant, contenu, dans le carter., ce carter
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faisant office deenceînte fermée contenant un fluide- sujet à des variations de pression.
La figo 3 montre un piston muni d'une rainure pour réduire la quantité de lubrifiant entraîné par le piston.
La fige 4 montre une machine à piston munie d'un dispositif conforme à l'invention qui assure la circulation du lubrifiant.
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La fig. 1 montre une machine a.piston comportant un carter 1, qui fait office denceinte fermée contenant un fluide sujet à des varia- tions de pression. Ces variations de pression résultent du mouvement de
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va-et#vient du piston 3 dans le cylindre 2. Le piston 3 est accouplé au vi- lebrequin 5 par la bielle 4.
Le carter comporte un circuit constitué par un canal 6, conte- nant le clapet de retour 7 et la chambre 8, par un canal 9 contenant un
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clapet de retour 10, et par le pulvérisateur 11. Le mouvement du piston 3 dans le cylindre 2, provoque dans la chambre 8, grâce aux clapets de re- tour 7 et 10, une pression comprise entre les pressions limites obtenues périodiquement dans le carter 1. Lorsque-la pression régnant dans le car- ter 1 est plus élevée que celle régnant dans la chambre 8, une- certaine quantité de gaz circule du carter vers -la-chambre 8 à travers le clapet de retour 7 et la canalisation 6.
Lorsque la pression variable dans le
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carter tomber à un moment déterminé., cel#e- qui rèË)J:le-dans la chambre 8- de- vient plus élevée que celle du carter-.)I de sorte que du gaz est refoulé de la chambre 8 vers le carter par l'intermédiaire de la canalisation 9 du clapet de retour 10 et du pulvérisateur 11. Pendant la traversée du
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pulvérisateur IS..9 le gaz aspire un lubrifiant du réservoir 12 et le pul- vériseo Le gaz effectue donc un travail utile. Le pulvérisateur 11 est disposé de- manière à assurer une bonne lubrification des- points de rota- tiono Le lubrifiant en excès si/ écoule du carter dans le réservoir 12.
Eventuellement on peut prévoir dans la canalisation de retour un filtre qui assure l'épuration du lubrifiant. Il va de soi que le dispositif con- forme à l'invention remplit aussi sa fonction lorsque les canalisations 6 et 9 ne comportent pas de clapets de retour mais des étranglements à per- tes de charge inégales dans les- deux sens de circulation.
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La machine à pistonna, gaz chaud 'représentée sur la figea 2 est du ty- pe à balayeur. Dans le cylindre 20 se déplacent un balayeur et un piston 21 qu.91..1Il mécanisme de bielles accouple au vilebrequin. La partie de 1?en- ceinte active formée au-dessus du balayeur 21 constitue-la chambre chaude et communique;, par- 1'intermédiaire du réchauffeur 23 du récupérateur 24 et du réfrigérant 25, avec 1-'enceinte active comprise entre le piston et le balayeur. Cette dernière partie'de l'enceinte active est la chambre
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froide. Le mouvement du piston 22 provoquea dans le carter 26, de périodi- ques variations de pression., Ce carter fait office d'enceinte fermée conte- nant un fluide soumis à des variations de pression.
Pendant la période de pression élevée, une certaine quantité de gaz., par exemple d1air, conte- nant du lubrifiant finement divisé, est refoulé hors de ce carter. Une par- tie de l'air refoulé du carter est ramenée vers le carter à travers un cir- cuit fermé. Ce circuit est constitué par la canalisation 27, qui comporte le clapet de retour 28, par le séparateur 29 et par la canalisation 30 qui contient le dispositif de réglage 31. La quantité de gaz refoulé dans le circuit pendant la période de haute pression est débarrassée de lubrifiant dans le séparateur; une partie de l'air est de nouveau mélangée avec le lu- brifiant et, pendant la période de- basse pression dans le carter, cette partie est ramenée vers le carter par la canalisation 30; cet air fournit donc du travail utile.
La quantité de lubrifiant qui traverse ce circuit peut être réglée à l'aide du robinet 31. Une quantité de lubrifiant débar- rassée d'air est évacuée séparément du séparateur. Cet air est transmis., par l'intermédiaire de la canalisation 32 qui comporte le clapet de retour 33, au circuit du fluide actif dans la machine- à piston à gaz -chaud.
La fig. 3 montre une machine à piston à gaz chaud munie d'un piston à mouvement horizontal. En général., dans les machines à piston, il faut empêcher le lubrifiant de parvenir dans l'enceinte active. Cependant, le piston étant lubrifié, du lubrifiant peut être amené-dans l'enceinte ac- tive par le mouvement de va-et-vient du piston. Pour éviter ce fait., le piston 41 qui se déplace dans le cylindre 42, comporte une rainure 43 per- pendiculaire à la direction de déplacement du piston. Du côté où se trouve l'enceinte active 44 de la machine., le piston comporte une partie 45 qui doit être maintenue exempte de lubrifiant en excès. Cette partie est de- diamètre un peu plus petit que la partie 46 du piston qui peut comporter du lubrifiant en excès.
La rainure 43, considérée vers le fond de cette rainure, est dirigée vers la partie de la surface 45 qui doit être mainte- nue exempte de lubrifiant en excès; elle empêche le¯ lubrifiant., que le mouvement de va-et-vient du piston- amené vers l'enceinte active 44, de pénétrer dans cette enceinte.
Cependant,il est possible aucune assez gran- de quantité de lubrifiant s'accumule à la partie inférieure du piston,- ce qui atténue l'effet de la rainure. Pour évacuer se lubrifiant en excès;,, le piston comporte un système de canaux, dont une extrémité débouche, à la partie inférieure du piston., dans la. rainure, de préférence au fond de celle-ci., tandis que l'autre extrémité débouche sur la partie de la paroi du cylindre qui peut comporter une insuffisance de lubrifiant.Il est avantageux qu'à la. partie supérieure, du piston, compté à partir de la rainure, le système de canaux 'débouche en avant du segment de piston 47.
L'enceinte active 44 du cylindre fait maintenant office d'en- ceinte fermée renfermant un fluide soumis à des variations de pression.
Cette enceinte comporte un circuit constitué par l'espacé compris entre la partie 45 de la surface du cylindre et la paroi du cylindrela rainure 43, le canal 48 qui comporte un clapet de retour 49, la chambre 50, le canal 51, qui comporte le clapet de retour 52, l'espace compris entre la partie 46 de la surface du cylindre et la paroi du cylindrela rainure 43 et l'enceinte comprise entre la partie 45 de la surface de piston et la paroi du cylindre. Par suite de la présence des clapets de retour, on-ob- tient dans la chambre 50 une pression comprise entre les pression limites obtenues dans 1-'enceinte active. Pendant la période de haute pressionsdans l'enceinte active 44, une certaine quantité de fluide actif afflue à tra- vers le canal 48 vers la chambre 50.
Ce fluide actif fait office de- moyen de transport pour le lubrifiant en excès qui pourrait se trouver dans la partie basse de la rainure 43. Pendant la période de basse- pression dans l'enceinte active 44, donc lorsque la pression régnant dans la chambre 50 est plus élevée que celle régnant dans l'enceinte activele-mélange de liquide et- de gaz se dirige, par la canalisation 51, vers l'enceinte for- mée entre la partie 46 de la surface de piston et la paroi du cylindre.
Le mélange d'air et de lubrifiant est soufflé contre la paroi du cylindre, de
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sorte que le lubrifiant est séparé de l'air. L'air retourne vers l'eu- ceinte active tandis que, par suite de la présence de la rainure 43, le transport de lubrifiant vers l'enceinte active est réduit.
La présence des segments de piston 47 empêche la fuite du flui- de actifa
Le dispositif convient aussi lorsque le cylindre n'est pas ho- rizontal,mais par exemple incliné,, Dans la forme de réalisation montrée sur la fige 4., le fluide en circulation est un liquide-. Le carter 61 qui fait office d'enceinte fermée- renfermant un fluide soumis à des variations de pressions est partiellement rempli de lubrifiant. Les variations de pression dans le carter résultent du mouvement du piston 62 dans le cylin- dre 630 Ce piston est accouplé au vilebrequin 65 à l'aide d'une bielle 64.
Le carter comporte un circuit dans lequel circule un fluide, essentiellement à sens unique, par suite de la présence de moyens appro- priés à cet effet, et sous l'effet des variations de pression dans l'en- ceinte fermée. Ce circuit est constitué par le canal 66.comportant le cla- pet de retour 67, la cloche à air 68 et le canal 69 qui comporte, outre un dispositif de réglage 70, un clapet de retour 71. Le carter est partielle- ment rempli de lubrifiant. A 1-'une de ses extrémités, le circuit débouche sous le niveau du lubrifiant dans le carter. Les clapets de retour provo- quent, dans la cloche à air, une pression dont la valeur est comprise entre celles des pressions dans le carter.
Fendant les périodes de pression é- levées, une certaine- quantité de-lubrifiant est refoulée dans la cloche à air, tandis que-, pendant les périodes de basse pression, une certaine quan- tité de lubrifiant est ramenée de la cloche à air vers le carter. Le flui- de circulant dans-le circuit produit du travail utile par son état physi- que et chimique. Le lubrifiant est en effet utilisé pour le graissage- des parties mobiles du carter. C'est pourquoi le- canal 70 débouche au-dessus du vilebrequin 65.
Le fluide en circulation peut aussi servir à d'autres buts, par exemple au refroidissement de certains organes de la machine.Le cir- cuit -peut éventuellement comporter un radiateur.