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La présente invention s.e rapporte à la, suralimentation d'un moteur à combustion interne pourvu d'un turbo-compresseur, c'est-à-dire un compresseur d'air fournissant de l'air de surali- mentation (et probablement aussi de l'air de balayage) au moteur, et relié à une turbine entraînée par les gaz d'échappement du mo- teur.
La présente invention se rapporte particulièrement aux difficultés qui surgissent lorsqu'un tel moteur ne reçoit pas suf- fisamment d'air du turbo-compresseur. Une cause de cette diminution d'alimentation d'air est le mauvais fonctionnement d'un ou plu- sieurs cylindres, ou d'un banc complet de cylindres, ou même de tout un moteur lorsque deux ou plusieurs moteurs sont accouplés.
L'un quelconque de ces défauts influence les gaz d'échappement et
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réduit la puissance disponible à la turbine. Une autre cause peut être le mauvais fonctionnement du turbo-compresseur lui-même, dû soit à la.turbine soit au compresseur. De plus, si le moteur doit fonctionner pendant de longues périodes en développant une faible puissance et à vitesse réduite, il est possible que l'air soit fourni par le turbo-compresseur en quantité insuffisante pour les besoins.
Diverses propositions ont été faites pour pallier à ces inconvénients. L'une d'elle procure une source auxiliaire de puis- sance qui peut être reliée au turbo-compresseur. Une autre requiert ',emploi d'un compresseur auxiliaire monté en parallèle avec le passage de débit d'air du turbo-compresseur. Ces propositions ne se sont pas.révélées satisfaisantes pour une raison ou pour une autre, et la présente invention a pour but de procurer un système de suralimentation perfectionné, simple à installer et efficace à l'usage.
Un système de suralimentation conforme à l'invention com- prend un turbo-compresseur disposé pour débiter de l'air comprimé à l'entrée d'air du moteur et un compresseur auxiliaire entraîné indépendamment du moteur et du turbo-compresseur, et une disposi- tion de conduits d'air permettant de relier en série le compresseur auxiliaire au passage d'écoulement d'air du turbo-compresseur, en amont de celui-ci.
Ce système a pour principal avantage que le compresseur auxiliaire ne doit pas être exactement assorti auxcaractérisit ques du turbo-compresseur, puisqu'il ne débite pas .nécessairement dans le collecteur d'admission d'air du moteur. De plus, lorsque le turbo-compresseur fonctionne normalement et efficacement, le compresseur auxiliaire peut être facilement déconnecté ou couplé.
Suivant une particularité proférée de l'invention, le système comprend un dispositif pour relier l'admission d'air du turbo-compresseur directement à L'atmosphère pendant la marche nor- male du turbo-compresseur.
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Par conséquente pendant la marche normale, seulement un faible pourcentage de l'air de suralimentation, ou pas du tout d'air doit passer par le compresseur auxiliaire arrêté, ce qui oc- casionnerait une perte de pression.
De préférence, l'admission d'air du turbo-compresseur peut être reliée à l'atmosphère par une valve, par exemple une valve automatique à sens unique, laissant s'écouler l'air vers l'admis- sion d'air du turbo-compresseur mais l'empêchant de s'écouler en sens inverse.
L'invention peut s'appliquer particulièrement aux systè- me comportant deux turbo-compresseuis en parallèle, et dans ce cas, un seul compresseur auxiliaire peut être monté en série avec les deux turbo-compresseurs. Un dispositif est normalement prévu dans ce système pour fermer sélectivement les conduits d'air entre le compresseur auxiliaire et les deux turbo-compresseurs.
En variante, un compresseur auxiliaire peut être monté en série avec chacun des deux turbo-compresseurs et en amont de ceux-ci.
De toutes façons le compresseur auxiliaire est entraîné de préférence par un moteur électrique à vitesses multiples. Il pour. rait aussi être entraîné par une turbine à vapeur.
L'invention peut être réalisée de différentes façons; une forme d'exécution particulière sera décrite à titre d'exemple, appliquée à un moteur six cylindres deux temps à allumage par compression représenté schématiquement sur le dessin annexé.
Le moteur représenté schématiquement en 1-comporte un collecteur d'admission d'air divisé en deux branches 2 et 3 par un raccord à brides boulonné 5 comprenant un diaphragme annulaire amovible 6 qui peut être remplacé par un diaphragme plein si néces- saire, divisant ainsi le collecteur.Deux compresseurs d'air 7 et 8 entraînés respectivement par des turbines alimentées de gaz d'échap pâment 9 et 10, sont reliés par l'intermédiaire de refroidisseurs d'air 18 aux parties respectives du collecteur. Les gaz d'échappe-
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ment entraînant chaque turbine sont amenés par des conduits 11 à partir des trois cylindres du moteur auxquels de l'air est norma- lement délivré par les parties correspondantes du collecteur d'ad- mission.
L'admission d'air à chaque compresseur 7,8 comprend une chambre de valve 12, 13 et un filtre à air 14, 15. Les chambre de valve comportent des valves à sens unique 16,17 (représentées dans leur position ouverte) qui permettent à l'air d'entrer par les fil- tres, mais se ferment automatiquement sL lapressicn s'élèveappréciable- ment dans les chambres de valve, en empêchant ainsi l'air de s'é chapper en sens inverse par les filtres.
Le passage de débit 21 d'un unique compresseur auxiliaire ou ventilateur 20 est relié à un conduit 22 menant aux chambres de valve 12, 13 vers les admissions d'air des compresseurs principaux 7, 8
Les extrémités du conduit 22 et les chambres de valve sont reliées par raccords à des brides boulonnés. Ces raccords à brides comportent chacun un diaphragme annulaire intermédiaire amovible 23, 24 qui peut être remplacés par un diaphragme plein lorsqu'on le désire, pour fermer le passage.
Le passage de débit 26 du compresseur auxiliaire communi- que également avec un conduit ramifié 25 dont les extrémités oppo- sées sont reliées aux deux parties 2 et 3 du collecteur d'admis-- sion par des raccords à brides boulonnés comprenant des diaphrag- mes annulaires amovibles 26, 27 correspondant aux diaphragmes 23, 24. En substituant des diaphragmes pleins aux diaphragmes annulai- res 26, 27, ces,deux communications peuvent être fermées également si nécessaire.
Le ventilateur auxiliaire 20 est entraîné par un moteur électrique à deux vitesses 28, la vitesse la plus basse étant uti- lisée lorsque le moteur développe une faible puissance pendant un temps prolongé. Des valves de sureté peuvent être prévues pour ré- duire la pression débitée par le ventilateur auxiliaire dans ces conditions de marche, mais ceci n'est probablement pas nécessaire,
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particulièrement, lorsque le moteur électrique est du genre à vi- tesse variable.
Lorsque la marche est normale, le moteur auxiliaire 28 est coupé . et avec les turbo-compresseurs 7, 9 8, 10 marchant nor- malement, de -l'air s'écoule vers l'intérieur par les filtres 14., 15 les valves à sens unique 16, 17 étant ouvertes, et est délivré des compresseurs principaux 7, 8 au collecteur 2, 3. Pendant cette marche normale les diaphragmes annulaires des raccords 26,27 sont remplacés par des diaphragmes pleins. Une petite partie de l'air aspiré dans les compresseurs 7, 8 sera aspira par les conduits 22 et 21 vers le ventilateur auxiliaire 20, ce qui fait tourner ce dernier lentement en empêchant ses roulements de se détériorer ce qui pourrait être, le cas s'il restait sans tourner pour de lon- gues, périodes.
Pour un fonctionnement prolongé à faible puissance, par exemple lors de manoeuvres dans le cas d'un moteur marin, le mo- teur 28 tourne à faible vitesse et de l'air est fourni par des con. duits 21 et 22 aux chambres de valve 12, 13. Les turbo-compresseurs 7, 9, 8, 10 fonctionnent à un régime inférieur au régime efficace et l'air fourni par ;le ventilateur auxiliaire 20 ferme les valves à sens unique 16, 17 et cet air passe par les compresseurs 7, 8 vers le collecteur du moteur. Si. la vitesse du moteur augmente., la succion des compresseurs 7,8 ouvre les valves à sens unique 16, 17 pour admettre plus d'air par les filtres 14, 15 puisque une vitesse prédéterminée du moteur à laquelle le motuer 28 en- traînant le ventilateur auxiliaire peut être coupé.
Si un turbo-compresseur tombe en panne dans la turbine ou le compresseur, par exemple l'ensemble de gauche 8 10 sur le dessin, on cale son rotor positivement et on introduit un diaphrag, me plein en 23 dans le raccord entre le conduit 22 et le turbo-com- presseur en service 7, 9. Le diaphragme plein 27 entre le conduit 25 et la partie 3 du collecteur est retiré, le diaphragme plein opposé 26 étant maintenu. Le moteur 28 marche alors à sa vitesse élevée, entraînant le ventilateur auxiliaire 20 et fournissant de
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l'air directement par le conduit 25 à la partie 3 du collecteur qui était alimentée auparavant par le turbo-compresseur 8, 10 main- tenant en panne.
Une partie de l'air fourni par le ventilateur au- xiliaire' passera par le conduit 22 dans l'admission du compresseur 8 en panne et ensuite dans la partie 3 du collecteur mais aucune partie de l'air fourni par le ventilateur auxiliaire ne passera dans le compresseur 7. L'air qui passe ainsi dans le compresseur en panne 8 le refroidit, et il n'est donc pas nécessaire de dé- vier les gaz d'échappement chauds amenés par le conduit d'échappe- ment 11, et ces gaz chauds peuvent continuer à passer par la tur- bine 10. Cet air sert également à remplir de façon normale le joint d'air conventionnel de l'arbre entre le compresseur 8 et la turbi- ne 10, empêchant les gaz d'échappement chauds d'atteindre le com- presseur par l'arbre.
Dans ces conditions, avec un turbo-compresseur en panne, le turbo-compresseur en ordre de marche et le ventilateur auxiliai- re marchent à peu près en parallèle, fournissant de l'air aux deux parties 2 et 3 du collecteur. Il peut être avantageux de remplacer le diaphragme annulaire 6 entre les deux parties du collecteur par un diaphragme plein, séparant ainsi complètement les deux parties du collecteur.
Si les deux turbo-compresseurs tombent en panne, il suf- fit d'enlever les deux diaphragmes pleins 26 et 27 et de caler les turbo-compresseurs. Le moteur 28 marche alors à vitesse élevée et le ventilateur auxiliaire fournit de l'air directement aux deux parties 2, 3 du collecteur, une petite partie de cet air passant par le conduit 22 pour refroidir les deux compresseurs 7, 8 comme décrit plus haut..Le système fonctionnera même si les deux diaphisg. mes pleins 26, 27 ne sont pas retirés ; dansce-cas, tout l'air du ventilateur auxiliaire passe par les compresseurs en panne 7,8.
Il y aura cependant une diminution de pression dans les parties 2, 3 du collecteur, puisque tout l'air passe alors par les compresseurs principaux arrêtés.
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Il est clair que les raccords à diaphragme 23, 24 26, 27., 5 et 6'peuvent être remplacés par de simples vannes. On remar- que que ces raccords sont tous froids et peuvent par conséquent être manipulés dès qu'il y a une panne, sans attendre qu'ils re- froidissent.
On voit que puisque l'écoulement d'air par les turbo- compresseurs se fait dans le même sens, que le ventilateur auxiliai- re soit-en marche ou non, les turbo-compresseurs ne doivent pas vaincre une contre-pression lors de leur mise en marche. Ceci est un avantage certain par rapport à un écoulement en parallèle de l'air fourni par le turbo-compresseur et le ventilateur auxiliai- re, auquel cas le turbo-compresseur peut devoir passer par le point critique lorsqu'iL démarre et la vitesse du ventilateur au- xiliaire devrait probablement être commandée manuellement.
Il est clair que, si nécessaire, on peut prévoir une pai- re de compresseurs auxiliaires, un en série avec chaque turbo- compresseur, en amont de celui-ci. Chaque comprésseur auxiliaire sera entraîné par un moteur électrique à deux vitesses. Dans ce cas, il ne faut pas de vannes de fermeture dans le conduit entre chaque compresseur auxiliaire et le turbo-compresseur associé, quoique des valves à sens uniques soient montées dans les conduits à l'admission d'air du turbo-compresseur pour que l'air puisse entrer librement sans passer par les compresseurs auxiliaires.
REVENDICATIONS.
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