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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX MACHINES A PISTONS LIBRES ET NOTAMMENT
A PISTONS SEVI-LIBRES.
'L'invention est-relative aux machines à pistons 'libres et elle concerne plus, particulièrement, mais non exclusivement, les machines dont les pistons-travaillent, au moins pour certains régimes, en tant que pistons semi- libres.-
Il est à noter,ici qu'aussi bien les machines à pistons libres que celles à pistons semï-libres et celles (appelées ci-après machines mixtes) dont les pistons fonctionnent,'pour certains régimes, en tant que pistons li- bres et, 'pour d'autres régimes, en tant que pistons semi-libres, comportent une partie motrice à combustion interne et travaillant, de préférence, selon le cycle à deux temps et une partie compresseur comportant un ou plusieurs espaces dans .lesquels une certaine masse d'air est .soumise à des détentes et à des compressions.
Dans ce qui suit, on.comprend par "espaces-.compresseurs", non seulement les cylindres compresseurs proprement'dits servant à comprimer l'air età débiter de l'air sous.pression, mais également les accumulateurs pneumatiques d'énergie de retour,qui, lors de la course de travail ou course d'aller (course vers l'extérieur)-des pistons moteurs faisant partie des équi- pages mobiles de la machine, emmagasinent de l'énergie qu'ils restituent à ces équipages mobiles, lors de la course de retour (course vers l'intérieur) des pistons moteurs. ' ' L'expression "espaces compresseurs" vise même les accumulateurs d'énergie de retour qui emmagasinent l'énergie; non pas par compression d'air, mais par production d'un certain vide.
On sait que, dans les un chines à pistons semi-libres, ainsi que dans les machines mixtes lorsque celles-ci fonctionnent en tant que machines semi-libres, l'un des points morts des équipages mobiles de ces machines, no- tamment le point mort extérieur,est déterminé par un dispositif cinématique à bielle et manivelle, tandis que l'autre point mort,généralement le point mort intérieur, est variable.
Dans les machines comportant'deux équipages mobiles à mouvements
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opposés, ledit dispositif cinématique constitue en même temps le mécanisme de synchronisation qui relie entre eux ces deux équipages.
L'invention a pour but de rendre telles les machines du genre en question qu'elles répondent mieux que jusqu'à présent aux divers dèside- rata de la pratique et que, notamment, soit améliorée la stabilité de leur fonctionnement.
L'invention consiste principalement à faire varier la masse d'air dans l'un au moins des espaces compresseurs en fonction de la position du point mort intérieur (atteint à la fin de la course de retour) de l'équipage mobile ou des équipages mobiles, cette variation ayant lieu de façon telle que ladite masse d'air augmente lorsque l'équipage mobile ou les équipages mobiles dépassent, lors de leur course de retour, le point mort intérieur nor- mal, et diminue lorsque ces équipages s'arrêtent avant ledit point mort nor-
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L'invention comprend, mise à part cette disposition principale, certaines dispositions qui s'utilisent de préférence. n même temps mais qui pourraient, le cas'échéant, être'utilisées isolément et-dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment :
- une deuxième disposition consistant à suralimenter l'un au moins des espaces compresseurs à partir du carter renfermant le cylindre moteur de la machine, la compression de l'air se trouvant dans ce carter étant obtenue par au moins un piston compresseur (piston compresseur proprement dit ou pis- ton d'un accumulateur pneumatique, d'énergie de retour) dont la face intérieu- re constitue au moins partie de l'une des cloisons terminales du carter.
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L'invention vise plus particulièrement un certain-mode c'applica- tion (celui pour lequel on l'applique aux machines mixtes ou semi-libres), 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, ain- si que les installations fixes ou mobiles comportant de telles machines.
L'invention 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 donnés, bien entendu, surtout à titre d'.indication.
La figure unique de ce dessin montre, schématiquement et en cou- pe axiale, un auto-compresseur, c'est-à-dire une machine fournissant de l'air comprimé à l'extérieur, cet auto-compresseur étant '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, par exemple, d'établir un auto-compresseur à pistons semi-libres ou susceptible de marcher, pour certains régimes, en semi-libres et, pour certains autres régimes, en libres (machine mixte), on s'y prend comme suit ou'de façon analogue.
On fait comporter à cette machine un cylindre moteur 1 travaillant de préférence selon le cycle à deux temps et fonctionnant en moteur Diesel.
On fait travailler, dans ce cylindre, deux pistons.moteurs 2 et' 3, à mouvements opposés, qui font chacun partie d'un'équipage mobile compor- ,tant, en outre, un piston compresseur.
Le piston compresseur 4, qui est solidaire du piston moteur 2 est un piston compresseur proprement dit, c'est-à-dire qu'il sert à aspirer, à comprimer et à refouler de l'air tandis que le piston compresséur. 5, so- lidaire du piston moteur,3,. est le piston d'un accumulateur pneumatique d'é- nergie de retour.
On ménage, dans le cylindre moteur l, des ouvertures d'admis- sion 6 et des ouvertures d'échappement 7, les premières étant commandées par le piston moteur 2 et les deuxièmes étant commandées par, le piston mo- ' @
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teur 3. Les ouvertures d'admission 6 sont en communication'avec l'intérieur d'un carter 8 qui entoure le cylindre moteur 1 et qui'est rempli d'air, tan- dis que les ouvertures 7 communiquent avec un espace annulaire qui est-.séparé, par une gaine 9, de l'intérieur du carter 8 et qui communique, -par uné condui- te non représentée, avec l'atmosphère extérieure.
En ce qui concerne le piston compresseur proprement dit 4, il travaille dans un cylindre compresseur 10 fixé à l'une des extrémités du car- .ter 8 et comportant; par exemple, -dans sa tête 11,-des soupapes d'admission 12 et des soupapes de refoulement 13.
Pour ce qui est du piston de l'accumulateur pneumatique, il. travaille dans un. cylindre 14 fixé à l'autre extrémité du. carter 8, .
Les deux équipages mobiles 2, 4 et 3, 5 sont reliés entre eux par un mécanisme de synchronisation constitué par des manivelles 15.tournant autour d'un axe fixe à l'aide de tourillons 16, chaque manivelle ayant ses extrémités reliées par des bielles 17 et 18 respectivement-aux pistons 4 et. , 5 des équipages mobiles.
Lorsque la machine qui vient d'être décrite travaille comme ma- chine à pistons semi-libres, les équipages mobiles atteignent leur point mort extérieur (voir la position représentée par le dessin) lorsque les .bielles 17 et 18 et la manivelle 15 correspondante se trouvent alignées, A ce moment, les manivelles 15 continuent à tourner dans le'même sens tandis que les équipages.mobiles retournent vers leur point mort inté- rieur pour lequel les bielles et manivelles décrivent une ligne brisée.- Ce. dernier point mort n'est donc pas détermine par un dispositif cinématique constitué par le mécanisme de synchronisation mais,dépend de. l'équilibre des-. forces qui agissent sur l'équipage mobile..
Ces forces sont, d'une part, cel- les qui cherchent à ramener les équipages mobiles vers leur point-mort, inté- rieur, d'autre part, celles qui s'y opposent. Les premières sont constituées dans la machine représentée par le dessin, par l'énergie emmagasinée dans le,. matelas d'air qui se trouve dans l'accumulateur 5, 14, par l'énergie emmagasi- née dans le matelas d'air qui, après le refoulement de la partie principale de l'air comprimé hors du cylindre compresseur 10, reste emprisonnée dans l'es- pàce-mort de -ce dernier cylindre et enfin par l'énergie d'inertie des manivel- les 15' qui- continuent leur rotation au moment où les'équipages mobiles passent par leur point mort extérieur.
- ' Les forces-résistances sont dues surtout au travail de compression accompli à 1''intérieur du cylindre moteur 1, aux résistances d'air agissant ' sur'les faces intérieures des pistons 4 et 5 et aux frottements mécaniques de toute sorte.
Il est évidemment important d'assurer, au moins approximative- ment, une position stable au point mort intérieur des équipages mobiles. En effet, un rapprochement trop important de ces équipages l'un de l'autre en- traînerait des pressions de compression exagérées à l'intérieur du cylindre moteur 1, tandis qu'un écartement trop grand entre ces équipages mobiles pour- rait amener des pressions de compression insuffisantes qui n'assureraient plus l'allumage et la combustion du combustible.injecté.dans le cylindre moteur par un injecteur, non représenté sur.le dessin.
C'est pourquoi, et pour.assurer une.marche-stable de la machine, on fait varier; selon la disposition principale''de l'invention, la masse d'air dans l'un au mains des espaces' compresseurs (cylindre compresseur' 10 et cylin- dre matelas 14) en fonction du point mort intérieur que les équipages mobiles atteignent, lors de leur course de retour (course'de compression dans le cylin- dre moteur 1), cette.variation ayant-lieu de façon telle que ladite masse$'air augmente lorsque les équipagesmobiles dépassent, lors de leur course de' retour, leur point mort intérieur normal et diminue lorsque ces équipages s'arrêtent avant ledit point mort normal.
L'effet aipsi obtenu'est le suivant :
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si on augmente la masse d'air dans lesdits espaces compresseurs, le travail de compression devant être effectué par les pistons 4 et 5, lors de leur course vers l'extérieur, augmente également, ce qui permet de dissi- per l'excès d'énergie 'qui étàit intervenu inopinément lors de l'oscillation,. précédente des pistons et de -corriger ainsi l'augmentation de la longueur ,de course de retour qui en avait été le résultat.
Inversement, si la longueur d'une course de retour est insuffisante, la diminution de la masse d'air dans les espaces .compresseurs 'provoquera un excès d'énergie qui-ramènera plus près l'un de l'autre les équipages mobiles à la fin de leur .course consécuti- ve'vers l'intérieur de sorte que leur point intérieur normal sera rétabli. -
Comme déjà dit, cette variation de la masse d'air en fonction du point mort intérieur des équipages mobiles peut avoir lieu, soit dans le ou les cylindrés compresseurs proprement dits, soit dans les accumulateurs pneu- matiques d'énergie de retour, soit dans'les deux genres d'espaces à,la fois.
Si on modifie la masse d'air, selon la présente invention, dans l'accumulateur 14, il.faut prévoir sur cet accumulateur un clapet de refoulement 19 suscepti- ble de laisser échapper le surplus d'air. C'est pourquoi ce clapet 19 est taré, par exemple, par un ressort, pour s'ouvrir lorsque 'la pression à l'in- térieur du cylindre 14 dépasse une valeur déterminée.
Dans la machine représentée par le dessin qui comporte un cylin- dre compresseur à l'une de ses extrémités et un matelas pneumatique accumula- teur d'énergie de retour à son autre extrémité, on agit simultanément sur les masses d'air dans ces deux espaces.
Il est évident qu'on peut faire varier de différentes manières les masses d'air à comprimer dans lesdits espaces compresseurs en fonction de la situation du point mort intérieur des équipages mobiles. Il 'semble cependant qu'il soit particulièrement utile d'avoir recours, à ce sujet, à une deuxième disposition de-l'invention, susceptible d'être appliquée, le cas échéant,-isolément.
Selon cette deuxième disposition, on suralimente lesdits espaces compresseurs à partir du carter 8 qui renferme le cylindre moteur, la compres- sion de l'air se trouvànt dans ce carter étant obtenue par les faces intérieu- res des pistons 4 et 5 lors de leur course vers l'intérieur. Par contre, lors de bar course vers l'extérieur, ces pistons aspirent de l'air frais vers l'in- térieur du carter à travers des soupapes d'admission 20 dont est muni ledit carter.
En appliquant en même temps la disposition principale de l'inven- tion, on fait en sorte que cette suralimentation, qui a une valeur déterminée normale lorsque les équipages mobiles atteignent leur point mort intérieur nor- mal, diminue lorsque les équipages s'arrêtent avant ledit point mort intérieur normal, et augmente lorsque les équipages mobiles se rapprochent trop.
A cet effet, et selon un mode de réalisation particulièrement sim- ple, on fait commander la suralimentation par les pistons compresseurs 4,et 5 eux-mêmes, en faisant ouvrir, par ces pistons, des ouvertures 21 et 22 produi- tes par une forme crénelée des extrémités intérieures des cylindres 10 et 14.
Ces ouvertures 21 et 22 sont découvertes d'autant plus longtemps et d'autant plus-par les,faces extérieures des pistons 4 et-5 que le point mort intérieur des équipages mobiles se trouve davantage déplacé vers'l'inté- rieur de la machine. Bien entendu, pour le point mort intérieur normal des espaces compresseurs, les ouvertures 21 et 22 se trouvent découvertes d'un montant normal déterminé et assurant la suralimentation normale desdits es- paces.
En suite de quoi et quel que: soit le mode d'exécution de l'in- vention adopté, on obtient toujours une machine d'une grande stabilité de mar- che dont le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède pour qu'il soit inutile d'entrer, à ce sujet, dans aucune explica- tion complémentaire.
Comme il va de soi et comme il résulté d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application,
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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 l'invention serait appliquée à une machine à pis- tons libres, c'est-à-dire à une machine ayant des équipages mobiles dont les points morts intérieur et extérieure peuvent subir des variations.