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MACHINE A PISTON EQUIPEE D'UN DISPOSITIF D'ALIMENTATION DE COMPLEMENT
DU FLUIDE ACTIF.
L'invention concerne une machine à piston à gaz chaud munie d'un dispositif pour suppléer du fluide actif à une ou plusieursdes enceintes ac- tives de la machine. Par "machine à piston à gaz chaud" il y a lieu d'enten- dre un moteur à piston à gaz chaud, une machine frigorifique fonctionnant suivant le principe inverse de celui du motuer à gaz chaud, ou une pompe ther- mique.
Gomme on le sait, on peut modifier la puissance des machines spé- cifiées en faisant varier la quantité de fluide actif qui participe au cycle décrit dans cette machine. Une augmentation de la quantité de fluide actif entraxe une augmentation de la puissance tandis qu'une diminution de cette quantité entraîne une réduction de la puissance.
Dans certains dispositifs d'alimentation en complément pour ma- chines à piston à gaz chaud connus, cette alimentation se produit périodique- ment et tant l'évacuation que l'alimentation s 'effectuent à la même pression du cycle.
La Demanderesse a déjà proposé une machine à piston à gaz chaud dans laquelle l'alimentation en fluide actif s'effectue à la plus basse pres- sion obtenue au cours d'un cycle, alors que l'évacuation s'effectue à la pression maximum obtenue au cours de ce cycle.
La machine à piston à gaz chaud conforme à l'invention est égale- ment basée sur ce principe etoffre l'avantage de ne pas provoquer de pertes de fluide actif par suite de l'alimentation ou de l'évacuation, et de plus, la construction du dispositif lui-même est très simple.
Suivant l'invention, la machine comporte un circuit de fluide de complément qui ne peut être traversé que dans un seul sens, ce circuit com-
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portant l'un à la suite de l'autre, un détendeur, un clapet de retour, un second clapet de retour et un second détendeur, tandis que l'enceinte active de la machine à laquelle doit être suppléé du fluide actif communique avec ce circuit en un point compris entre les deux clapets de retour et qu'en outre, ce circuit est connecté en un point situé entre les deux détendeurs à au moins un réservoir de fluide de complément, les deux détendeurs étant accouplés de façon que leurs forces de déplacement soient entre elles comme le rapport de compression de la machine,
la plus grande force étant exercée sur le détendeur soumis à la plus grande pression de cycle.
Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, chacun des détendeurs peut être réglé à l'aide d'une tige; ces deux tiges sont reliées, à l'une de leurs extrémités, à un levier commun et le réglage des détendeurs s'effectue à l'aide d'une force agissant sur ce levier. Dans cette forme de réalisation, les surfaces de travail des détendeurs peuvent être égales ou différentes.
Dans une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, la surface active du détendeur sur laquelle agit la pression minimum est aussi grande que la surface active du détendeur sur laquelle agit la pres- sion maximum, tandis que les longueurs des bras du levier, de part et d'au- tre du point d'application de la force exercée sur ce levier, sont entre elles comme le rapport de compression de la machine.
Des variations de pres- sion pouvant se produire dans le réservoir par suite du fait que du gaz cir- cule périodiquement de ce réservoir vers l'enceinte active ou de l'enceinte active vers le réservoir, dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est désirable que chacun des détendeurs comporte, du côté du réservoir, deux surfaces actives égales sur lesquelles agit le fluide de ce réservoir d'une façon telle que les forces exercées sur ces surfaces soient approxi- mativement égales et opposéeso
Il va de soi que les détendeurs peuvent être réalisés de plu- sieurs manières. C'est ainsi qu'ils peuvent être du type à tiroir. Dans une forme de réalisation de l'invention, les détendeurs sont constitués par des soupapes.
La Demanderesse a en effet constaté que des considérations d'or- dre constructif militent en faveur de l'emploi de ces soupapes.
Il est désirable que la force agissant sur le levier soit exercée d'une fagon telle que le point d'application de cette force ne se déplace que peu ou pas du tout. Pour obtenir ce résultat, suivant une autre forme de réalisation de l'invention, la force est transmise au levier à l'aide d'un ressort.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les forces de déplacement pour les détendeurs sont exercées à l'aide d'un dispositif de réglage muni d'un ressort de façon qu'une variation de la tension du ressort entraîne une variation des forces de déplacement, ce ressort étant soumis à deux forces dont l'une est déduite d'une pression de cycle régnant dans l'enceinte active de la machine, force qui décharge essentiellement le dispositif de réglage, tandis que la seconde peut provoquer une modifi- cation de la tension du ressort. Grâce à ce dispositif de réglage, la force nécessaire pour déplacer les détendeurs, est assez petite, de sorte que le déplacement peut aussi s'effectuer à l'aide d'un régulateur.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est aussi possible que le dispositif de réglage soit essentiellement équilibré par une force provoquée par la pression maximum du fluide actif dans la machine.
Dans une autre forme de réalisation encore, le dispositif de ré- glage est essentiellement équilibré par une force résultant de la pression minimum du fluide actif dans la machine.
Le dispositif de réglage peut également être utilisé dans des machines comportant plusieurs enceintes actives dans lesquelles se dérou- lent des cycles identiques. Dans ce cas, il suffit d'un seul dispositif d'a- limentation complémentaire pour tous les cycles. A cet effet, la machine à
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piston à gaz chaud conforme à l'invention présente la particularité'qu'un certain nombre d'enceintes actives de la machine sont'branchées en paral- lèle tant sur la conduite d'alimentation que sur la conduite d'évacuation du fluide de complément, chaque enceinte active comportant son propre jeu de clapets de retour,
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif,fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant,
bien entendu, partie de ladite invention.
La Fig. 1 montre une machine à piston à gaz chaud.
La Fig. 2 montre, à une autre échelle, le dispositif d'alimenta- tion en fluide actif complémentaire de cette machine à piston à gaz chaud.
La Fig. 3 représente schématiquement le montage des canalisations pour une machine à piston à -gaz chaud à quatre cylindres.
La Fig. 4 montre une forme de construction dans laquelle le dis- positif de réglage est pratiquement équilibré.
La machine à piston à gaz chaud de la Fig. 1 est un moteur à pis- ton à gaz chaud du type dit à balayeur. Dans le cylindre 1 se déplacent -un balayeur 2 et un piston 3, que des mécanismes de bielles 4 et 5 accouplent aux manivelles 6 et 7 d'un vilebrequin commun 8. Dans cette machine, les manivelles 6 et 7 forment un angle de 90 . L'enceinte 9 formée au-dessus du balayeur 2 est la chambre chaude du moteur et celle-ci communique, par l'in- termédiaire du réchauffeur 10, du récupérateur 11 et du réfrigérant 12, a- vec l'enceinte 13 formée entre le balayeur 2 et le piston 3, c'est-à-dire la chambre froide de la machine. De l'énergie calorifique est fournie au réchauffeur 10 à l'aide du brûleur 14. Les gaz de combustion lèchent les ailettes 15 du réchauffeur et quittent la machine par le tuyau d'échappe- ment 16.
De la chaleur est prélevée du réfrigérant par exemple, par un re- froidissement par eau. Toutefois, la machine-représentée sur la figure com- porte des ailettes 17 qui assurent le refroidissement à l'air.
La machine comporte en outre une canalisation 18 qui se raccorde à la chambre froide et qui permet d'amener du fluide actif à l'enceinte ac- tive de la machine ou bien d'évacuer du fluide actif de cette enceinte. Cette canalisation peut aussi déboucher en un autre endroit; elle peut, par exem- ple, être raccordée à la chambre chaude 90
La Fig. 2 représente, à plus grande échelle, le dispositif d'ali- mentation en fluide actif complémentaire., Ce dispositif est raccordé à la canalisation 18 de la Fig. 1. Cette canalisation 18 se scinde en deux cana- lisations 19 et 20 dans lesquelles se trouvent les clapets de retour 21 et 22.
Ces clapets sont disposés de fagon que le clapet de retour 21 ne puisse s'ouvrir que lorsque du fluide actif doit être amené dans l'enceinte active de la machine, opération pendant laquelle le clapet 22 reste fermé-, tandis que le clapet 22 ne peut être ouvert que lorsque du fluide actif doit être évacuéde la chambre active, opération pendant laquelle le clapet 21 est fer- mé. Les canalisations 19 et 20 sont chacune raccordée à un détendeur propre, constitué par les soupapes 23 et 24. Dans la forme de réalisation représen- tée de l'invention, ces soupapes sont disposées de fagon que, lorsque la soupape 23 se déplace vers la gauche, celle-ci s'ouvre, tandis que le dépla- cement vers la gauche de la soupape 24 obture le passageo
Les soupapes 23 et 24 comportent des tiges de soupape 25 et 26.
Le guidage des soupapes et des tiges s'effectue à l'aide des guides 27 et 28 que des supports 29 et 30 fixent à la boîte à soupape 31. Les détendeurs sont équilibrés et à cet effet, les tiges de soupape 25 et 26 comportent des cuvettes 32 et 33 dont les diamètres sont égaux à ceux des soupapes.
Les surfaces égales des cuvettes et des soupapes font en sorte que les sou- papes ne sont pas soumises aux variations éventuelles de la pression dans le réservoir 37. L'enceinte de la boite à soupape 31 est isolée de l'air extérieur à l'aide de soufflets 34 et 35 qui sont' fixés tant à la paroi de
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cette boite qu'aux cuvettes 32 et 33. La boite à soupape communique, par la canalisation 36, avec le réservoir 37. Comme dans les machines à piston à ' gaz chaud, une fuite du fluide actif se produisant, par exemple,-des chambres actives vers le carter, provoquerait une lente baisse' du niveau de pression dans le réservoir 37, on a prévu une pompe 38 qui permet de maintenir côns- tante la pression dans le réservoir.
Cette même pompe peut, en cas dé be- soin, être utilisée pour augmenter le niveau de pression dans le réservoir' et agrandir ainsi la zone dans laquelle s'effectue le réglage de la machine.
Le réservoir comporte en outre un canal d'échappement 40 muni d'un robinet 39, qui permet d'évacuer du fluide actif de ce réservoir et d'abaisser ain- si la zone dans laquelle est obtenu le réglage de la machine.
Les tiges 25 et 26 sont articulées aux extrémités d'un levier 41.
Sur ce levier 41 agit une vis de réglage qui peut être actionnée à l'aide d'une manette 43. Cette vis tend plus ou moins le ressort 44 et lorsqu'une force est exercée sur le levier, le point d'application 45 de la force res- te en place.
La force exercée par le ressort sur le levier, équilibre les for- ces que le fluide de la canalisation 19 exerce sur la soupape 23, et celle que le fluide de la canalisation 20 exerce sur la soupape 24.
Les surfaces actives des soupapes 23 et 24 sont égales. Le levier 41 est divisé par le point d'application 45 de la vis de réglage 42, en deux parties A et B telles que A soit égal au rapport de compression du moteur, par exemple B2,5 : 1.
La machine fonctionne de la manière suivante.
Par suite de la position des clapets de retour à l'état d'équili- bre, il règne, dans la canalisation 10, une pression qui est égale à la pression minimum du cycle et dans la canalisation 20, une pression égale à la pression maximum du cycle. Lorsqu'à l'aide de la manette 43 on enfonce quelque peu la vis de réglage 42, ce qui provoque l'ouverture de la soupape 23, du fluide afflue du réservoir 37 vers la canalisation 19, de sorte que la pression régnant dans la canalisation 19 augmente, ainsi que, par suite, la pression minimum du cycle. Il en résulte que la pression maximum du cy- cle augmente aussi, ce qui entraîne une augmentation de la pression régnant sous la soupape 24.
Toutefois,comme par l'enfoncement de la vis de réglage 42, la pression de fermeture de cette soupape avait été multipliée par A
B (c'est-à-dire le rapport de compression de la machine), par suite de l'aug- mentation de la pression sous la soupape 24, celle-ci est de nouveau déchar- gée, de sorte que la soupape 23 se ferme et la machine est réglée au nouveau niveau de pression.
L'inverse se produit lorsqu'il faut abaisser la pression moyenne du cycle, ce qui correspond à une plus faible puissance de moteur. A cet ef- fet, on desserre quelque peu la vis de réglage 42 à l'aide de la manette, ce qui réduit la force exercée sur le levier 41, et sous l'effet de la pression moyenne régnant dans la canalisation 20, la soupape 24 s'ouvre. Du fluide afflue alors de la canalisation 20 vers le réservoir 37 et la pression régnant dans la canalisation 20 diminue. Ceci entraîne une baisse de la pression ma- ximum dans l'enceinte active, donc également une baisse de la pression mini- mum dans cette enceinte. De ce fait, la pression dans la canalisation 19 di- minue, ce qui trouble l'équilibre de la soupape 23.
Il se produira un nivel- lement par suite duquel la soupape 24 est fermée et le niveau de pression dans l'enceinte active est réglé à une valeur plus basse. IL va de soi que ce niveau de pression peut être abaissé d'une façon telle que la pression maximum du cycle soit égale à la pression régnant dans le réservoir 37.
Ce dispositif de réglage peut aussi être utilisé dans une machine à plusieurs cylindres, telle que représentée schématiquement sur la Fig. 3.
Cette machine comporte quatre enceintes actives, à savoir 50, 51, 52 et 53.
Chacune d'elles comporte son propre jeu de clapets de retour, à savoir 54, 55, 56 et 57, 58 et 59 et 59, 60 et 61. Les canalisations 62, 63, 64 et 65,
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dans lesquelles se trouvent respectivement les clapets de retour 54, 56, 58 et 60 sont raccordées à une canalisation commune 66 qui constitue la ca- nalisation d'alimentation en fluide actif. Cette canalisation 66 correspond à la canalisation 20 de la Fig. 2.
Dans les canalisations 67, 68, 69 et 70 se trouvent les clapets de retour 55, 57, 59 et 61. Les dites canalisations sont raccordées à une canalisation commune 71, qui constitue la canalisation d'évacuation du flui- de actif et qui correspond à la canalisation 19 de la Fig. 2. Poùr le rëste, le dispositif est identique à celui représenté sur la Fig. 2 et fonctionne de la même manière que ce dernier.
Le dispositif de réglage équilibré de la Fig. 4 est représente à plus grande échelle; il est constitué par un boîtier 80 dans lequel peut glisser une douille 81. Dans cette douille 81 peut glisser une broche 82, qui est en contact avec le levier 41. Entre la douille 81 et la broche 82 se trouve un ressort 83. L'enceinte 84 au-dessus de la douille 80 communi- que, par l'intermédiaire de la canalisation 85 avec la canalisation 19 de la Fig. 1, de sorte que dans cette canalisation 85 et dans l'enceinte 84 règne la pression maximum du cycle, qui se produit aussi dans la canalisa- tion 19. La surface 86 de la douille 81 a des dimensions telles qu'un équi- libre existe entre les forces exercées sur les soupapes 23 et 24 et la force exercée sur la surface 86.
De ce fait,un réglage de la douille 81 demande peu d'énergie. Pour déplacer le dispositif de réglage, on a prévu la broche 87 qui peut être déplacée à l'aide d'un culbuteur 88 et d'une tige 89 par un régulateur non représenté sur le dessin, par exemple un régulateur cen- trifuge, ce qui permet de modifier la compression du ressort 83. Sur le res- sort 83 agit donc une force qui dépend directement des pressions de cycle se produisant dans l'enceinte active de la machine et une force qui peut provoquer une variation de la tension du ressort.
Il va de soi que la canalisation 85 peut éventuellement être rac- cordée à la canalisation 20. Dans ce cas, la pression minimum serait exer- cée sur la surface 86 de la douille 81. Toutefois, il est alors nécessaire d'agrandir la surface 86, de sorte qu'on établit malgré tout un équilibre avec les forces exercées sur les soupapes 23 et 24. Le dispositif de dépla- cement conforme à l'invention est toujours équilibré, car une baisse de la pression maximum ou de la pression minimum dans l'enceinte active de la machine provoquant une diminution de la force exercée sur les soupapes 23 et 24, entraîne une réduction proportionnelle de la force exercée sur la surface 86.