Procédé pour produire de la force motrice dans les machines thermiques à piston et machine pour la mise en pauvre du procédé. La présente invention a pour objet un procédé pour produire de la force motrice dans les machines thermiques à piston et une machine pour la mise en aeuvre du procédé.
Suivant le procédé, eu ne laisse échapper que partiellement, pendant chaque période d'é chappement, l'agent moteur utilisé, cet échap pement partiel étant réglé de manière que la quantité d'agent moteur utilisé qui reste dans la machine ait à la fin de la période d'échappement, une pression supérieure à la pression atmosphérique, on comprime ensuite cette -quantité et, à la fin de la course de com pression, on y introduit l'agent moteur frais.
La machine pour la, mise en oeuvre du procédé est établie de manière que le ou les cylindres comportent chacun au moins une chambre auxiliaire communiquant librement avec le cylindre correspondant, dans laquelle la partie de l'agent moteur utilisé restant après l'échappement dans la machine est re foulée et comprimée par le piston pendant sa course de compression, des moyens étant prévus pour introduire .dans la chambre et dans l'agent moteur utilisé et comprimé y contenu, de l'agent moteur frais.
Sur le dessin ci-annexé, on a représenté, à titre d'exemple et schématiquement, deux formes d'exécution de cette machine.
La fig. 1 est un diagramme d'indicateur; La fig. 2 est une élévation partiellement en coupe verticale de la première forme d'exé cution, et La fig. 3, une coupe verticale de la deuxième forme d'exécution.
La machine représentée dans la fig. 2 est une machine à vapeur à double expansion. La machine comporte les deux cylindras verticaux G G'. dont le premier est le cylin dre à haute pression et le second le cylindre à basse pression. Chaque cylindre communi que à sa partie inférieure avec une chambre auxiliaire L et à sa partie supérieure avec une chambre auxiliaire L', les deux cham bres de chaque cylindre étant séparées entre elles.
Entre les cieux cylindres sont disposés deux tiroirs cylindriques, dont un seul, 0, est représenté, actionnés respectivement, par les excentriques X Xl. Ces distributeurs sont des- Cinés à ouvrir et à fermer en temps voulu, celui 0, les ouvertures d'admission P P' et les ouvertures d'échappement T l" prati quées resp. dans la paroi des chambres L L' du cylindre G, et, celui n Dn représenté, les ouvertures d'admission U U' et les ouvertures d'échappement V V' pratiquées aussi respec tivement dans les parois des .chambres L et L' du cylindre G'. Comme on 'le voit dans le dessin, chaque cylindre de la machine est à double effet.
La machine étant arrêtée et froide, on lance de la façon suivante: L'agent moteur, dans ce cas la vapeur pro venant de la chaudière en quantité réglable par le régistre R, est .admis par la manoeu- vre du distributeur 0 dans la chambre auxi liaire inférieure L du cylindre G par l'ouver ture P. Dans cette chambre, la vapeur subit immédiatement une détente et pousse le pis ton Q, supposé au point mort inférieur du cylindre G. L'ouverture, après avoir livré passage à la quantité de vapeur voulue, par l'effet du mouvement du distributeur 0, vient se fermer arrêtant l'admission de la vapeur.
Le piston Q continue sa marche, toujours par l'effet de l'expansion de la vapeur ad mise. Le piston après être arrivé au point mort supérieur est repoussé en bas par l'ad mission ile la vapeur dans la, chambre auxi liaire supérieure L' par l'ouverture I". En redescendant il comprime la quantité de vapeur qui reste dans la chambre L, après qu'une certaine quantité a été évacuée par l'ouverture d'échappement T, dont la ferme ture et l'ouverture sont effectuées à temps voulu par le distributeur 0, la quantité de vapeur qui est restée .dans la chambre L à la fin de l'échappement,
ayant une pression supérieure à celle de la pression atmosphé - rique. Si le piston Q est arrivé au point mort inférieur, de la vapeur fraîche est admise par l'ouverture P dans la vapeur comprimée con tenue dans la chambre L. En attendant une partie de la vapeur admise dans la chambre <I>L'</I> a échappé par l'ouverture T' et le reste est comprimé clans la chambre L' par le pis ton remontant.
9. travers les ouvertures T 1", la vapeur s'échappant du cylindre G est admise res pectivement dans les chambres auxiliaires I L' du cylindre G' à l'aide des ouvertures U, respectivement Ui, commandées par le dis tributeur non représenté. Dans le cylindre G'. la vapeur fonctionne d'une manière analogue comme au cylindre G. L'échappement par tiel de la vapeur du cylindre G' se fait au moyen des ouvertures V V' commandées par le distributeur non représenté. Le régistre R étant ouvert de plus en plus la machine eom- mence à prendre un certain élan.
On règle alors définitivement l'admission -de la vapeur provenant de la chaudière pour l'allure voulue; la. machine effectue alors à chaque tour et pour la chambre L du cy lindre G le cycle représenté dans le dia gramme de la fig. 1.
On suppose que le piston Q & i cylindre G soit au point mort inférieur (fig. ?). Dans la chambre L se trouve une quantité de va peur comprimée qui est restée dans le cy lin dre après l'éehappement du cycle précédent. Le volume de cette quantité est représenté au diagramme par le trait cc b, et le point B indique la compression de cette quantité.
Lorsque le piston Q est arrivé ,dans la po sition de la fig. ? le distributeur 0 ouvre la lumière -d'admission P et de la vapeur fraîche entre dans la chambre L et la vapeur admise provoque dans ladite chambre une augmen tation de la pression indiquée par la ligne B-C du diagramme, Le piston commence sa. marche inverse vers le point mort supérieur, la vapeur fraîche continuant à, être admise de<I>C en D.</I> Suit immédiatement l'expansion des deux quantités .de vapeur réunies clans la chambre L.
Cette expansion est représentée clans le diagramme théorique par la ligne D-B.
Pendant l'instant de l'arrêt du piston au point mort supérieur pour invertir la direc tion de sa marche, une partie de la vapeur qui a travaillé pendant l'expansion précé dente est évacuée à travers l'ouverture U dans la chambre L du cylindre G'. Cette période d'échappement partiel est représentée dans le diagramme par la ligne E-9.. Après l'é chappement partiel une quantité de vapeur restera dans la chambre L dont la pression est indiquée par le point -A. Cette pression se trouve au-dessus de la pression atmos phérique représentée par la ligne<I>a</I> a".
Le piston, en retournant au point mort inférieur, comprime cette quantité de vapeur dont la pression à fin de course est indiquée par B.
Le cycle pour la chambre L' du cylindre Cr est naturellement analogue à .celui qui vient d'être décrit. Il est seulement à ob server que dans la chambre L' il y a détente motrice (suivant la ligne D-E) en même temps que dans la chambre L il y a com pression de la quantité restée dans cette chambre après l'échappement partiel et vice- versa.
Il est évident que pour un régime dé termine de la machine, la quantité de vapeur restant, après chaque échappement partiel, clans les chambres auxiliaires d'un cylindre, est toujours égale et qu'on pourrait faire varier le régime en faisant varier cette quantité.
Les buts qu'on désire à atteindre au moyen de la machine décrite sont les sui vants: <B>10</B> La réduction des pertes de chaleur dues à l'action directe des parois des cylin dres en contact avec la vapeur fraîche; 20 D'éviter les différences brusques de température dues à l'effet du vidage à peci près complet des cylindres.
De plus on pourra varier la. puissance ou le régime, ou effectuer des réglages, en va riant l'échappement partiel, qui a pour but, dans ce cas de faire augmenter ou diminuer la compression en vue d'une variation directe sur le régime de la machine.
La machine représentée à la fig. 3 est une machine à combustion interne compor tant deux cylindres G, dont les pistons P sont calés à<B>180'</B> sur l'arbre moteur. Cha que cylindre est solidaire d'une chambre cy lindrique auxiliaire L avec laquelle il com munique librement et dans chacune de ces chambres est disposé un cylindre auxiliaire D. Dans chaque cylindre auxiliaire se meut un piston P' solidaire du piston P du cylindre G correspondant. Un passage entre chaque cylindre<I>D</I> et la chambre<I>L</I> correspondante est commandé par une soupape V et une ou verture d'admission permettant l'introduc tion du mélange combustible aspiré par le tuyau<B>8</B> est commandée par une soupape Z.
Chaque cylindre G -est muni d'orifice d'é chappement LZ réglables au moyen -d'un bos- seau rotatif M actionné au moyen d'une ma nivelle M'. L'aspiration des corps qui cons tituent<B>la</B> mélange combustible s'effectue par les pistons P' des cylindres auxiliaires.
Le fonctionnement de la machine décrite est .le suivant: On regardera dans ce qui suit seulement l'un des deux cylindres de la machine, le fonctionnement de l'autre étant tout à fait analogue.
On suppose que la machine est en marche et que 12 piston P du cylindre, qui se trouve à gauche dans la fig. $, après être arrivé au point mort supérieur commence à redescen dre. Dans le cylindre .auxiliaire D corres pondant, par l'effet (lu déplacement de son piston P', commence à se former une d6pres- sion, par l'effet de laquelle la soupape V est poussée contre son siège, ainsi que par l'ef fet de la pression provenant de l'explosion, qui s'est effectuée préalablement dans la chambre L du cylindre. La. soupape Z d'as piration du cylindre D au contraire, solli citée par la dépression, s'ouvre, livrant pas sage au mélange combustible provenant à travers la conduite S.
Le piston P' arrivé à la fin de sa course a permis au cylindre auxi liaire de se remplir de .mélange; en remon tant vers le point mort supérieur, il com mence à la comprimer, tandis que le piston P comprime dans la chambre L, les gaz de combustion, dont on n'a laissé-s'échapper par les orifices Lz qu'une partie.
Il est évident que par l'effet de la sou pape V, la compression du mélange dans le cylindre auxiliaire dépend de la compres sion qui, en même temps, s'effectue dans le cylindre et la chambre L. En effet, la soupape V est sollicitée Parles deux compressions, qui s'effectuent simulta nément et s'ouvrira au moment où l'équilibre est rompu par l'effet de l'augmentation de la compression du mélange contenu dans le cylindre auxiliaire. Cette augmentation de compression, -dans ce cylindre, est due au fait que le piston P' à son point mort supé rieur, occupe complètement tout l'espace in térieur dudit cylindre.
Dans le même temps ,lue la soupape V s'ouvre, le mélange combus tible, soit par autoallumage, soit par allu mage commandé, prend feu en pénétrant dans la chambre L du cylindre G.
La pression provoquée par l'allumage réagit immédiatement contre le piston P du cylindre G en refermant, dans le même temps, la soupape V.
Par cet effet, les pistons P et P' sont poussés au point mort inférieur, pendant que le cylindre auxiliaire effectue l'aspira tion d'une nouvelle quantité du mélange com bustible, comme précédemment exposé. Le piston P du cylindre G étant à fin de course, découvre les ouvertures L2, qui livrent pas sage à la quantité de gaz brûlé destiné à l'échappement, quantité réglable par la ma noeuvre du boisseau M. L'échappement par tiel des gaz brûlés achevé, le cycle recom mence en comprimant en même temps dans le cylindre et la chambre L, par partie, des gaz brûlés non évacués à l'échappement, et dans le cylindre auxiliaire D, le mélange com bustible.
Les gaz brûlés, restant dans la chambre L après la période d'échappement, servent à réaliser un abaissement de la tem pérature des gaz d'explosion ou de combus tion développée pendant le cycle suivant, grâce au fait que ces derniers gaz viennent, immédiatement après l'explosion ou la com bustion, en contact intime avec la partie non évacuée des gaz 'brûlés du cycle précé dent.
Au lieu d'aspirer les substances cons tituant le mélange, ensemble par la tubu lure S, reliée au carburateur, on pourrait les faire parvenir au cylindre D, par l'effet de ,on aspiration, séparément, par exemple, l'air par la tubulure S et le combustible par une tubulure spéciale T à travers un pulvé risateur IS. Le pulvérisateur R peut être ré glable de façon à livrer passage à différents combustibles ic la fois, ou séparément,
com bustibles parvenant au pulvérisateur ii' par d'autres tubulures, Ti. La quantité de com- blzstible peut être rcgl.able par robinets, ou tout autre .moyen.
Le cylin@r. auxiliaire pourrait, par exemple, être disposé en dehors de la cham bre. Le moteur peut être moue- ou poly- cylindrique, et à expansion dans plusieurs cylindres. L'allumage du mélange combus tible peut s'effectuer par autoallumage ou par allumage commandé, suivant le combustible employé.
Il suffit simplement de régler la compression dan; la chambre L par l'effet de la manoeuvre du boisseau<I>dl,</I> suivant le combustible que l'on emploie et le système cl'allum age préféré.
Pour les petits moteurs, on pourra effec tuer le lancement avec l'aide d'une manivelle, en employant de l'esser_ce comme combus tible. Aussitôt le degré de compression de régime atteint on ouvre le passage par la tubulure spéciale îm combustible lourd, avec lequel on veut le faire fonctionner, en fer mant en même tï@mps la canalisation de l'es sence, qui a servi. pour le lancement.
La machine démérite offre l'avantage qu'elle permet de varier le type de combustible, et ceci pendant la. marche. Car il est facile de faire varier dans la machine décrite la com pression et la température. suivant le type du combustible que l'on veut -employer et cela aussi en plein fonctionnement, vu qu'il s'agit simplement de varier le degré de l'é chappement partiel.