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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX MOYENS DE REGLAGE DE ,DEBIT DE
COMPRESSEURS POMPES etc.
L'invention est relative aux moyens de réglage de débit de com- presseurs, pompes, etc... et elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, les moto-compresseurs, moto-pompes, etc... agencés sous for- me de machines à pistons semi-libres.
Il est à noter ici qu'on comprend, par une machine à pistons se- mi-libres, une machine comportant une partie motrice à combustion interne travaillant notamment selon le cycle Diesel à deux temps et une partie com- presseur (ou pompe) destinée à aspirer et à refouler sous pression un flui- de tel qu'air, liquide, etc...,les équipages mobiles de cette machine étant constitués par des pistons à mouvements opposés qui sont reliés entre eux et synchronisés par un mécanisme de synchronisation constitué par au moins une manivelle tournant autour d'un axe fixe et par des bielles reliant respecti- vement les extrémités de la manivelle à l'un et à l'autre des équipages mo- biles à mouvements opposés, la semi-liberté des mouvements des équipages mo- biles résultant du fait que le dispositif de synchronisation à manivelles et bielles passe,
pour l'un des points morts, de préférence pour le point mort extérieur des pistons, à travers la position où la manivelle et les bielles se trouvent allongés, tandis que, pour l'autre position, le système à bielles et manivelle s'arrête avant'd'avoir atteint cette position d'allon- gement, lorsque les forces agissant sur ces équipages mobiles auront atteint leur équilibre ; parconséquent, le premier point mort fixe est déterminé ci- nématiquement par le système de synchronisation, tandis que le deuxième point mort dépend dudit équilibre et est, par conséquent, variable.
L'invention a pour but de rendre tels les moyens de réglage du genre en question qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desi- derata de la pratique.
Elle consiste principalement -- et en même temps qu'à prévoir un dispositif de blocage qui maintient ouvertes la ou les soupapes d'aspiration
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de la partie compresseur de la machine, pendant une période de durée réglable et commençant au moins substantiellement en même 'temps' que la course de com- pression du ou des pistons compresseurs -- à faire entraîner en synchronisme avec le ou les pistons compresseurs un organe de contrôle d'un fluide servo- moteur qui coopère avec un élément de réglage à position variable, le tout' étant agencé de façon telle que l'action du fluide servo-moteur sur ledit dis- positif de blocage commence, au moins substantiellement,
au moment où le ou les pistons compresseurs commencent leur course de compression et prend fin à un moment variable qui dépend de la position dudit élément de réglage.
L'invention 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 moyens de réglage de débit pour ma- chine à pistons semi-libres) ainsi que certains modes de réalisation des susdites dispositions et elle vise plus particulièrement encore, et ce à ti- tre de produits industriels nouveaux, les moyens de réglage de débit du gen- re en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement ainsi que les compresseurs ou pompes comportant de tels moyens de réglage.
Et elle pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du com- plément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels com- plément et dessin sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La figure 1 montre schématiquement et en coupe la moitié d'une machine à pistons semi-libres avec un dispositif de réglage de débit établi selon l'invention, ce dernier dispositif étant représenté à échelle agran- die.
La figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3, enfin, montre un diagramme illustrant le fonctionne- ment du dispositif de réglage établi selon l'invention.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se pro- posant d'établir le dispositif de réglage de débit d'une machine à pistons semi-libres, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
En ce qui concerne d'abord la machine à pistons semi-libres elle- même, elle peut être agencée de n'importe quelle façon appropriée, à l'excep- tion des moyens de blocage de la soupape d'admission ou des soupapes d'admis- sion de sa partie compresseur et du dispositif commandant ces moyens de blo- cage.
C'est ainsi que cette machine à pistons semi-libres comporte, par exemple, un carter 1 dont la partie médiane entoure un cylindre moteur 2, tan- dis que ses extrémités sont agencées pour constituer des cylindres compresseurs 3 (une seule de ces deux extrémités est représentée par les dessins).A l'in- térieur de cette machine, travaillent deux équipages mobiles à mouvements op- posés, chaque équipage mobile dont un seul est représenté par les dessins étant constitué par un piston-moteur 4 et un piston compresseur 5. Les deux équipages mobiles sont reliés ensemble par un mécanisme de synchronisation constitué par une manivelle 6 tourillonnant-autour d'un axe fixe 7 et dont les deux extrémités 8 et 9 sont reliées par des bielles 10 et 11 aux deux é- quipages mobiles 4-5.
Dans la position représentée par des lignes continues dans la fi- gure 1, l'équipage mobile 4-5 se trouve à son point mort intérieur. A la fin de son mouvement vers l'extérieur, l'équipage mobile arrive à son point mort extérieur (voir la représentation en lignes mixtes) pour lequel le mécanisme de synchronisation 6-10-11 se trouve dans la position d'allongement. Le point mort extérieur des équipages mobiles est donc déterminé cinématiquement par le mécanisme de synchronisation. Ensuite, la manivelle 6 passe,sans change-
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ment de son sens de rotation à travers cette position d'allongement, de sor- te que pour le prochain point mort intérieur, le dispositif de synchronisa- tion 6-10=11 a la position indiquée par des lignes interrompues.
Le point mort intérieur n'est pas déterminé cinématiquement par le mécanisme de syn- chronisation mais peut varier plus ou moins légèrement selon l'équilibre des forces qui agissent sur les équipages mobiles.
Le cylindre-compresseur 3 comporte encore au moins une soupape d'admission 12 et une soupape de refoulement 13. La course d'ouverture de.la soupape d'admission est limitée par une butée 14, tandis qu'un ressort 15 à- gissant sur un piston 16 solidaire de la soupape d'admission 12, à l'aide de la tige 17, tend à maintenir fermée la soupape 12.
Pour bloquer la soupape 12 dans sa position d'ouverture, on fait agir un fluide sous pression, par exemple de l'air sous pression, sur le pis- ton 16 qui travaille dans un cylindre 18. Ce fluide sous pression est amené au cylindre 18 à l'aide d'une conduite 19.
Pour régler la durée pendant laquelle la soupape 12 est bloquée dans sa position d'ouverture, lors de la course vers l'extérieur du piston compresseur 5, et, partant, pour régler le débit dudit compresseur, on fait entrainer, selon la disposition principale de l'invention, en synchronisme avec les équipages mobiles 5 et 4, un organe de contrôle du fluide sous pres- sion agissant sur ledit piston 6 et on fait coopérer avec cet organe de con- trôle un élément de réglage à position variable, le tout étant agencé de fa- gon telle que l'action du fluide sous pression sur ledit piston commence, au moins substantiellement, au moment où le ou les équipages mobiles commen- cent leur course de compression (point mort intérieur) et prenne fin à un moment variable qui dépend de la position dudit élément de réglage.
Il est évident qu'on peut réaliser cette disposition de nombreu- ses façons. Il semble, cependant, particulièrement avantageux d'avoir recours au mode d'exécution représenté par le dessin selon lequel l'organe de contrô- le est constitué par un piston distributeur 20, tandis que l'élément de ré- glage a la forme d'un tiroir 21 entourant le piston 20.
Pour entraîner le piston 20 en synchronisme avec les équipages mobiles, on peut avoir recours à une manivelle 22 calée sur l'axe 7 de la ma- nivelle 6 du mécanisme de synchronisation et tournant avec cette dernière.
On relie la manivelle 22 au piston 20 par une biellette 23. La manivelle 22 qui est reliée par l'articulation 24 à la biellette 23 est calée de façon, telle sur l'axe 7 que le piston 20 atteigne son point mort extérieur au meme mo- ment que les équipages mobiles 4-5, et atteigne également son point mort in- térieur (celui qui est représenté par la figure 1) également au même moment que lesdits équipages mobiles. De plus, il est avantageux de dimensionner le système "manivelle 22-biellette 23" de façon que le rapport de la longueur du rayon de la manivelle à celle de la biellette soit le même que celui de la manivelle 6 à l'une des bielles 10 ou 11. Dans ces conditions, les mouve- ments du piston 20 sont exactement proportionnels à ceux du piston compres- seur 5.
Le piston 20 et le tiroir de réglage 21 se trouvent à l'intérieur d'un bâti 25 dont la partie supérieure constitue un cylindre 26 dans lequel travaille la partie supérieure du piston 20, tandis que sa partie médiane forme un logement 27 pour le tiroir de réglage 21. Enfin, la partie inférieu- re de ce même bâti 28 constitue le carter pour la manivelle 22 et la biellet- te 23. Le fluide sous pression destiné à actionner le piston 16 arrive au bâti 25 par le conduit 29 et peut en sortir par le conduit 30, pour arriver, par la conduite 19, au piston 16, lorsque le piston 20 se trouve dans sa po- sition de point mort intérieur, position dans laquelle les conduits 29 et 30 sont mis en communication par une gorge 31 ménagée dans la partie supérieure du piston 20.
Dans la paroi du tiroir 21, sont ménagées une ou plusieurs lu- mières 32 qui se trouvent, pour toutes les positions que peut prendre le ti- roir 21, en face d'une gorge 33 ménagée dans la paroi intérieure du logement 27. La gorge 33 communique, par une conduite intérieure 34, avec le conduit 30.
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Dans certains cas, on pourrait encore prévoir d'autres conduits 34a.
Le carter 28 communique avec l'air ambiant à travers un orifice 35. La commande du tiroir de réglage 21 a lieu à l'aide d'un levier coudé-36 dont l'un des bras coopère à l'aide d'une rotule 37, avec un oeil 38 solidai- re du tiroir 21, tandis que l'autre bras 39 est articulé à une tringlerie de commande non représentée. En faisant pivoter, à l'aide de cette tringlerie, le levier 36 autour de l'axe 40 à l'aide duquel le levier est monté sur le bâti 25, on peut déplacer axialement le tiroir 21.
Un orifice de décompression 41 ménagé dans la paroi du logement 27 du tiroir 21, à son extrémité supérieure, permet de déplacer sans diffi- culté le tiroir 21 dans ce logement.
La tringlerie qui agit sur le bras 39 du levier 36 est, de pré- férence, actionnée par l'organe qui règle la quantité du combustible intro- duit dans le cylindre moteur 2 du moto-compresseur. Cet organe de réglage qui agit donc à la fois sur le combustible et sur le débit du cylindre com- presseur peut être constitué par une capsule barométrique sur laquelle agit la pression de l'air qui se trouve au réservoir d'air comprimé par le com- presseur.
Le fonctionnement du compresseur muni du dispositif de réglage de débit tel que décrit ci-dessus est le suivant :
Dans la figure 1, les équipages mobiles 4-5 ainsi que le piston de commande 20 se trouvent dans la position de leur point mort intérieur, c'est-à-dire qu'à partir de cette position, l'équipage mobile 4-5 ainsi que le piston 20 vont commencer à se déplacer vers le haut. On constate qu'à ce moment, la gorge 31 du piston 20 se trouve en coïncidence avec les conduits 29 et 30 et que, dans ces conditions, le fluide sous pression, par exemple l'air comprimé, arrivant par 29, peut agir sur le piston 16 pour pousser celui-ci vers le bas et pour maintenir la soupape d'admission 12 du cylindre- compresseur 3 dans sa position d'ouverture.
Aussi longtemps que cette soupape est maintenue ouverte, l'air contenu dans le cylindre compresseur 3 s'échappe à travers la soupape 12, sans être comprimé, sous l'influence du mouvement vers le haut du piston compresseur 5.
Le blocage de la soupape 12 dans sa position d'ouverture dure jusqu'au moment où le bord inférieur 20a du piston 20 a découvert les lumiè- res 32 du tiroir 21, de sorte que l'air emprisonné dans le cylindre 18 peut s'échapper vers l'extérieur, à travers les conduits 19, 30, 349 la gorge 33, les lumières 32 et 35. A ce moment, la soupape d'admission se ferme et la compression dans le cylindre compresseur commence.
Ledit moment dépend de la position que possède le tiroir 21 dans son logement 27. Lorsque ce tiroir a la position indiquée par la figure 1, c'est-à-dire sa position suprême, les lumières 32 restent fermées pendant toute la course-de compression des équipages mobiles 4,5, de sorte qu'aucune compression et aucun refoulement n'ont lieu dans le cylindre compresseur 3.
Dans la position la plus basse du tiroir 32, le bord 20a du piston 20 décou- vre les lumières 32 déjà au moment où la gorge 21 fait communiquer les con- duits 29 et 30. Dans ce cas, il n'existe aucun blocage de la soupape 12 dans sa position ouverte et la compression dans le cylindre compresseur a lieu se- lon le diagramme A-B-C-D indiqué par la figure 3. Ce diagramme correspond au débit maximum du cylindre compresseur. Pour des positions intermédiaires, on obtient des diagrammes Al - B - C - D ou A2 - B2 - C - D. Ces derniers dia- grammes correspondent à des debits plus ou moins réduits du cylindre compres- seur.
Si on maintient ouverte la soupape d'admission pour toute la cour- se A-D, on obtient, à l'intérieur du cylindre compresseur, une compression selon la ligne D-C sans aucun refoulement. Si on maintient la soupape 12 ou- verte encore plus longtemps, on n'arrive plus, dans l'espace mort de ce cylin-
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dre, à la pression de refoulement normale et, dans la position extrême du tiroir 21 dont il était question ci-dessus, on n'obtient même plus de com- pression du tout dans ledit cylindre compresseur.
Lorsque la machine est une machine semi-libre, il est intéres- sant d'utiliser cette position extrême du tiroir 21 pour la marche à vide de la machine, c'est-à-dire de maintenir la soupape 12 dans sa position'ou- verte jusqu'au moment où les équipages mobiles 4-5 auront atteint leur point mort extérieur.
Cependant, l'invention n'est pas limitée à son utilisation dans des machines semi-libres. Elle pourra également être utilisée dans des ma- chines libres. Dans ces dernières, on a généralement intérêt à ne pas dé- passer, pour la période pendant laquelle on maintient ouverte la soupape 12, une valeur correspondant à la course A-D qui permet de conserver au ma- telas d'air qui reste emprisonné dans le cylindre compresseur et qui doit contribuer à fournir l'énergie de retour des équipages mobiles une valeur qui correspond à la surface C- D - F.
Dans une machine pouvant fonctionner aussi bien en tant que ma- chine libre qu'en tant que machine semi-libre, on peut utiliser, pour la marche à vide, selon le mode de fonctionnement, soit la courbe C-D ou une - courbe dont la pression finale est inférieure à la valeur C, soit supprimer toute compression dans le cylindre compresseur.
Il est encore à noter que, dans la réalisation pratique de l'in- vention, il est indispensable de tenir compte du temps nécessaire pour réa- liser le blocage et le déblocage de la soupape d'aspiration 12, ce qui con- duira à commander ces opérations avec une certaine avance, pour obtenir le blocage et le déblocage au moment voulu. Pour cette même raison, il est uti- le de faire comporter à la tringlerie qui agit sur le levier 36 des éléments de réglage quelconques et connus, non représentés.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention adopté, on obtient toujours un dispositif de réglage dont le fonctionnement résulte suf- fisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'entrer à son sujet dans des explications complémentaires et qui possède de nombreux et réels avantages, notamment :
Ce dispositif permet l'emploi d'un réservoir plus petit que dans des compresseurs réglés selon le procédé de "Tout ou rien".
De plus, le rendement d'un compresseur muni d'un dispositif de réglage établi selon l'invention est amélioré.
En outre, le dispositif de réglage selon l'invention est parti- culièrement apte pour des machines semi-libres ou libres qui ne possèdent pas d'organe à rotation continue. Il s'applique d'ailleurs indiféremment aux machines semi-libres, libres et mixtes, étant donné que le mouvement du pis- ton distributeur 20 est le même quel que soit le sens d'oscillation de la manivelle 22 et de l'axe 7 de la manivelle 6 dont la manivelle 22 est soli- daire.
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'applica- tion non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus particulièrement envisagés, elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment : - celle où le dispositif de réglage établi selon l'invention se- rait appliqué non pas à des compresseurs de gaz mais à des pompes de liqui- de, - ou celle où la machine (pompe ou compresseur) à munir d'un dis- positif de réglage selon l'invention serait une machine à bielle et vilebre- quin dans laquelle les points morts intérieur et extérieur sont fixes.