Moteur à combustion interne et à vapeur combiné. La présente invention a pour objet un moteur à combustion interne et à vapeur combiné, qui comporte deux cylindres con tigus à pistons coulissants, se déplaçant en sens inverses, recevant, en marche normale, sur une face, l'action des gaz de détente de la combustion et, sur l'autre, celle de vapeur, et pouvant découvrir à fin de course des lumières d'échappement vapeur, en combinai son avec un tiroir unique d'admission de vapeur comprenant deux pistons-tiroirs dis posés pour découvrir des lumières de commu nication avec le côté vapeur des cylindres par leur face située du -côté de l'arrivée de vapeur, la longueur de ces pistons-tiroirs étant déterminée de faon qu'à leur face opposée,
située du côté de l'échappement, ils ne démasquent pas, en marche normale, les dites lumières de communication à l'échappe ment. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une\ forme d'exécution de l'objet de l'invention, ainsi qu'une variante de détail.
Cette forme d'exécution est représentée sur les fig. 1 à 3, la fig. 1 représentant une coupe par l'axe du tiroir, et partielle par les axes des cylindres; les fig. 2 et 3 des coupes, suivant 2 -2 et 3-3 par des plans perpen diculaires au tiroir; Les fig. 4 et 5 représentent des graphiques indicatifs des phases de la distribution;
Les fig. 6 à 8 se rapportent à un dispo sitif complémentaire permettant, pour le dé marrage, une admission de vapeur dans les chambres à combustion, la fig. 6 étant une élévation longitudinale avec coupe partielle développée suivant 6-6 de la fig. 7, la fig. 7 une coupe transversale suivant 7-7 de la fig. 6, et la fig. 8 une coupe transversale suivant 8-8 de la fig. 6 ; La fig. 9 montre une variante de détail dudit dispositif; La fig. 10 représente le schéma d'un appa reil de manoeuvre.
Il est supposé que le moteur représenté fontionne à deux temps. Les deux cylindres à combustion A, pourvus d'une chambre à eau<I>a,</I> comportent en<I>D,</I> les lumières d'échappe ment, et, en E, les lumières d'admission d'air comprimé, en I, l'appareil d'alimentation d@ combustible, tuyère ou ajutage; en 0 est disposée une soupape de décompression, pour permettre le démarrage.
Les deux cylindres A sont supposés montés sur un sommier G pourvu de noyaux g qui remplissent, avec jeu, l'intérieur des pistons creux B quand ceux-ci sont à fond de course inférieure; dans ce sommier est pratiqué le logement d'un tiroir cylindrique unique sus ceptible de distribuer de la vapeur sous les pistons B Bt.
Les tiges C des pistons B traversent le sommier G par les presse-garnitures c.
Le tiroir comprend les dispositions clas siques: deux pistons-tiroirs Ll et L2, réunis par une douille L, montés sur une tige Ii qui traverse le plateau J1, côté de la com mande, et J2, côté opposé. Les pistons se déplacent dans des fourreaux H 1 H qui présentent les lumières M1 1112 débouchant sous les faces inférieures des pistons du moteur, par les conduits in<I>et</I> lt.
Entre les deux pistons-tiroirs <I>LI</I> L2 se trouve la chambre P recevant la vapeur par la tubulure p. Les chambres extérieures Q' Q2 communiquent avec l'atmosphère par les conduits q1 q2.
Le tiroir est commandé par un mécanisme de distribution permettant de faire varier l'admission et, par suite, la détente.
En raison des grands espaces morts, le fonctionnement économique tic peut être réalisé que par une longue période de compression amenant la vapeur résiduelle à une compres sion aussi voisine que possible de la pression d'admission. Si l'admission et l'échappement de vapeur étaient, de la façon usuelle, assu rées l'une et l'autre par le tiroir, l'on aurait des phases de compression insuffisantes et variables suivant le degré d'admission.
Pour cette raison, le tiroir est ici utilisé, en marche normale, seulement pour l'admission, et les pistons-tiroirs comportent extérieurement, vers les chambres QI Q2 des recouvrements qui, en marche normale, ne démasquent pas les lumières MI M2.
L'échappement est produit directement, quand le piston est en haut de course, par le découvrement de lumières r qui communiquent avec l'atmosphère par les orifices f ; de cette faon, toute la course descendante est utilisée pour la compression, et les espaces morts sont, s'il y a lieu, artificiellement augmentés, pour que la compression à fin de course bas soit celle que l'on veut réaliser.
La fig. 4 montre, sous forme de gra phiques, les phases comparatives entre le fonctionnement usuel (diagramme R) et le fonctionnement avec les dispositions sus-dé- crites (diagramme S), dans le cas d'une admission partielle en marche normale.
Avec le dispositif usuel: r-'-r4 représente les courses du piston, r1 fond de course bas, r4 fond de course haut. Les phases se lisent dans le sens des flèches: 2.1-r2 admission, 112-r3 détente, r-3-7,1 échappement anticipé, échappement, compression, i.6-j-' admission anticipée. Pour le diagramme 8- s 1-s2 admission, ,2-s3 détente, s3-s' échap pement, s'-se compression.
La fig. 5 représente des diagrammes cor respondant à, l'admission maximum: T avec le dispositif usuel, U avec les dispositions sus-décrites. On voit que pour les cas S et U, les périodes de compression sont les mêmes, bien que les régimes de marche soient diffé rents, alors que, dans les cas R <I>et T,</I> les compressions sont différentes.
Si les grandes phases de compression sont favorables à un fonctionnement économique dans le cas envisagé de moteurs à grand espace mort, elles peuvent, par contre, gêner le démarrage de la machine, qui s'effectue par la vapeur. Avec la distribution ordinaire, schéma T, l'on a une phase d'échappement prolongée t'-i' et une faible compresssion P-t'', tandis que, avec la distribution du schéma U, la phase de compression prolongée 2c' u6 peut tendre à équilibrer l'effort moteur qui s'exerce sous le piston dans le cylindre contigu.
Les recouvrements extérieurs du tiroir sont, comme on l'a dit plus haut, déterminés de façon à tic pas découvrir les lumières en marche normale, c'est-à-dire avec une admission réduite correspondant à une course réduite du tiroir. Comme, au démarrage, l'admission maximum correspond à la course maximum du tiroir, les recouvrements extérieurs. sont en réalité déterminés pour laisser une légère ouverture lors de cette admission maximum (de 85 % par exemple);
l'ouverture étant réduite à zéro avec les admissions réduites (au-dessous de 75% par exemple), pour les- quelles la course du piston est moindre.
Dans ces conditions, au démarrage, l'échap pement se pratique pendant une partie de la course montante et la compression est de ce fait réduite.
Lorsque le moteur doit démarrer cri charge, cas d'une locomotive dans laquelle le moteur commande directement les roues (par faux essieu, balanciers, bielles etc.), l'action de la vapeur sur une seule face des pistons peut ne pas être suffisante. Les fig. 6 à 10 con cernent des dispositifs permettant de faire agir la vapeur sur les deux faces des pistons pour le démarrage, en utilisant le même dis tributeur.
A cet effet, on peut faire communiquer, par des tuyaux croisés 12 et 13, les chambres à combustion des deux cylindres, avec les conduits m de communication entre les lumières Nl <I>1</I> 11 <I>'</I> et les cylindres à vapeur; les deux extrémités de ces tuyaux 12 et 13 aboutissant à des valves permettant d'établir ou d'inter rompre la communication; ces valves pouvant être commandées à distance soit par des ti moneries, soit de préférence, par l'air com primé.
Sur la chambre à combustion, la commu nication pourra s'établir par une soupape 0 s'ouvrant à l'intérieur du cylindre (fig. 7), la fermeture de la soupape s'effectuant par un ressort 16 et son ouverture étant commandée par un piston 14 soumis l'action de l'air comprimé admis, au moment voulu, par une tubulure 15.
La fig. 9 montre une variante dans laquelle la soupape o s'ouvre vers l'extérieur, sous l'action du ressort 16, et se ferme par l'ac tion de l'air comprimé s'exergant sur le piston 14 solidaire de la soupape o. Cette disposition présente les avantages suivants: 1 La soupape o peut fonctionner- comme soupape de sureté, à condition que, pendant la marche en combustion, les tuyaux 12 et 13 soient en communication par ailleurs avec l'atmosphère.
2 Si l'air comprimé manque, cas d'une locomotive remisée, la soupape o est automa tiquement ouverte, ce qui supprime la com pression lorsque l'on veut déplacer la machine pour les besoins du service.
On a supposé précédemment que les tuyaux 12 et 13 étaient mis en communication par des valves appropriées avec les conduits m de la distribution de vapeur. Mais il y a lieu de tenir compte de l'observation suivante: Pour le démarrage par la vapeur, il convient généralement d'avoir une admission prolongée, 85% par exemple. Or, du côté combustion,
étant donné que les orifices d'échappement D correspondent à 20 ou 25 % de la course, il y aurait, pour certaines positions du piston, communication directe entre l'admission et l'échappement. II convient donc que l'admis sion de vapeur, côté combustion, soit plus courte que du côté vapeur. Il convient aussi d'assurer l'échappement, côté combustion, pendant la course ascendante da piston.
A cet effet, la communication du tuyau 13 au lieu de se faire avec le conduit m, est faite avec une chambre w, indépendante du conduit in comme on le voit sur la fig. 7.
Dans cette chambre iv débouchent des lumières T4; pratiquées dans les fourreaux H1 H2 ; le bord de ces lumières, côté admission. est reculé par rapport aux bords de M1 M2, ce qui a pour effet d'avancer le point de fermeture et de diminuer comme il convient la période d'admission.
La communication- entre la chambre<B>iv</B> et le tuyau 13 est commandée par un tiroir- valve, dont la fig. 6 montre une forme d'exé cution; une valve symétrique est disposée pour commander l'admission de vapeur au tuyau 12. Deux pistons-tiroirs conjugués, de .dia mètres différents, V et v se déplacent dans deux fourreaux 17 et 18 comportant respec tivement des lumières: Y en communication avec la chambre za, et y débouchant dans un conduit 19 ouvert à l'atmosphère. Entre les deux pistons formant différentiel V et v, dé bouche le conduit 20 relié au tuyau 13.
L'espace d'un côté du piston v est en communication permanente, par un conduit 21, avec la chambre à vapeur P.
L'espace du côté opposé du piston V peut être mis en communication, par un conduit 22, soit avec l'atmosphère, soit avec la chambre à vapeur P, au moyen d'un distributeur x-X, représenté sur la fig. 8.
Ce distributeur comprend un piston de petit diamètre x, soumis en permanence à la pression de la chambre à vapeur P, et un piston de plus grand diamètre X, pouvant être soumis, par sa face extérieure, soit à la pression atmosphérique, soit à une pression d'air comprimé émise à distance par un con duit aboutissant à la tubulure 23. L'inter valle 25 entre les pistons<I>X</I> et x commu nique avec l'atmosphère; par un conduit 24.
Normalement, la communication en 23 étant faite avec l'atmosphère, les pistons X et x occupent la position de la fig. 8; le piston x, poussé par la pression de vapeur, démasque la lumière<I>7e</I> communiquant avec le conduit 22 où il produit une émission de pression de vapeur.
Cette pression, s'exerçant sur le piston V du tiroir-valve V-v, est prépondérante à celle exercée sur v par suite de la différence des diamètres, et le piston valve V -v prend la position de la fig. 6, à savoir: Les lumières Y sont obturées par le piston V, les lumières y démasquées par le piston v; le tuyau 13 ainsi que le tuyau 12 commandé par la valve symétrique, sont mis en communication avec l'atmosphère, par l'orifice 19.
Dans ces conditions, la distribution de vapeur n'agit que dans les cylindres à va peur. Si l'on vient à ouvrir Les soupapes o, les chambres à combustion des cylindres A et A1 se trouvent mises en communication avec l'atmosphère, par l'orifice 19. Si l'on émet une pression d'air comprimé en 23, la pression sur le piston X sera pré pondérante par rapport à celle de la vapeur sur le piston x; le piston x étant refoulé démasquera la lumière k dans la chambre intermédiaire 25 communiquant, par l'orifiee 21, avec l'atmosphère.
Par le conduit 22, les pistons V étant soumis à la. pression atmosphérique, la pres sion sur les pistons v repoussera le tiroir- valve L=v qui butera en position opposée. Dans la nouvelle position, les lumières y seront obturées par le piston t^, les lumières Y démasquées par les pistons V mettront en communication le tuyau 13 avec la chambre rc.
Dans ces conditions, la distribution de vapeur s'effectuera tant au-dessus des pistons qu'au-dessous.
L'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution représentée. Ainsi, par exemple, les grands pistons V pourraient recevoir di rectement l'action de l'air comprimé arrivant par les tubulures et conduits 23, 22, au lieu d'être asservis au distributeur X x.
L'émission ah air comprimé aux tubulures 15 et 23 est commandée par un robinet de manceuvre 26 (fig. 10), pourvu d'une tubulure 27 communiquant avec un réservoir d'air et de deux tubulures 28 et 29 communiquant respectivement avec 15 et 23. Les positions <I>Z 1 Z 2</I> Z3 de ce robinet correspondent res pectivement aux différentes phases du fonc tionnement: marche normale, décompression, vapeur sur les pistons.