Machine comportant an moins un équipage-piston libre. L'invention concerne une machine, par exemple un auto-compresseur ou un auto-géné- rateur de gaz comprimé, comportant au moins un équipage-piston libre, qui se caractérise en ce que la partie compresseur comporte un étage de précompression, dans lequel travaille un piston de l'équipage, pour com primer le fluide gazeux à admettre dans l'étage de compression principale, le tout étant disposé de façon que le rapport de compression, c'est-à-dire le rapport de la pression de refoulement à la pression d'aspi ration dans l'étage de précompression soit plus faible que celui dans l'étage de com pression principale.
De cette façon, il est possible d'augmen ter le rendement volumétrique de la partie compresseur de ce genre de machine, malgré l'espace mort relativement considérable de la partie compresseur qui est nécessaire au bon fonctionnement de ces machines.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la machine selon l'invention. La fig. 1 montre, de façon schématique en coupe longitudinale partielle, la première forme d'exécution, constituant un moto-com- presseur à pistons libres Les fig.2 et 3 sont des diagrammes schématiques relatifs respectivement au fonc tionnement du moto-compresseur suivant la fig. 1 et d'un moto-compresseur ordinaire;
La fig. 4 représente, de façon schématique, en coupe longitudinale partielle, la deuxième forme d'exécution constituant un auto-géné- rateur à pistons libres.
Le moto-compresseur suivant la fig.1 comporte deux équipages-pistons libres oppo sés synchronisés par une manivelle 38 et deux bielles 39, 40. Les pistons-moteurs 1 de ces équipages se déplacent dans un même cylindre-moteur 2 et sont solidaires, chacun, d'un piston-compresseur 3 se déplaçant dans un cylindre distinct 4, la précompression et la compression se faisant respectivement dans les chambres de volume variable 5 et 6 situées de part et d'autre dudit piston compresseur 3 qui travaille alors à double effet dans ledit cylindre 4, lesdites chambres étant reliées par un conduit 7.
La chambre de précompression 5 est munie d'au moins un clapet d'aspiration 8, la chambre de compression 6 d'au moins un clapet de refoulement 9, et il est disposé, au débouché du conduit 7 dans la chambre 6, un clapet de retenue 10.
Et enfin, il est prévu, pour constituer des matelas de compensation 11, des cylin dres 12, dans lesquels coulissent des pistons 13. Les pistons 13 sont solidaires chacun d'un des équipages-pistons et les cylindres 12 sont portés par les fonds des cylindres 4.
Le diagramme schématique de la fig. 2 permet de se rendre compte du fonctionne ment du moto-compresseur ainsi établi et celui de la fig. 3 permet de comparer ce fonctionnement à celui d'un compresseur ordi naire de même course comprimant l'air à la même pression finale pi.
Sur le diagramme de la fig. 2,<I>a, b, c, d,</I> représente le cycle de précompression et <I>c, e, f, b,</I> le cycle de compression. On con çoit alors que, si l'on s'est arrangé pour que le rapport de précompression soit relative ment peu élevé, la courbe<I>c, d</I> figurant la détente de l'air emprisonné dans l'espace mort e1, subsistant en fin de précornpression dans la chambre 5 sera de faible longueur et d'allure peu variable avec la pression finale pi.
Il en résulte que la longueur de la course d'aspiration Vi, et par suite le rendement volumétrique
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ne varieront éga lement que de façon peu importante avec ladite pression finale pi, les variations de cette dernière entrafnant surtout, sur le sus dit diagramme, une modification de la courbe f, b de détente de l'air emprisonné dans l'espace mort e2 subsistant en fin de com pression dans la chambre 6.
On voit, d'après le diagramme de la fig. 3 que, pour une même pression finale pi, la course d'aspiration Vl' du compresseur ordinaire est bien inférieure à la course d'aspiration Vi du compresseur décrit à titre d'exemple, pour une même course géométrique de ces deux compresseurs, et l'on voit, en outre, que le rendement volumétrique -
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du susdit compresseur ordinaire varie dans des proportions importantes lorsque la courbe f', b' de détente de l'air emprisonné en fin de compression dans l'espace mort es est déca lée vers la droite par suite d'une augmen tation de la pression de refoulement pi.
Ainsi, par exemple, si l'on veut que pour le moto - compresseur décrit et représenté la pression pi soit égale, à 5 kg l'espace mort correspondant e2 étant tel que
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et que le rendement volumétrique soit égal à 0,96, on s'arrangera pour que le rap port de précompression atteigne une valeur de 1,45, et dans ce but on déterminera l'espace mort er de façon que
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Dans la forme d'exécution suivant la fig. 4, les mêmes organes portent sur cette figure les mêmes chiffres de référence que sur la fig. 1.
Dans les parois du cylindre moteur 2 sort ménagées les lumières d'ad mission 14 démasquées par l'un des pistons- moteurs au voisinage de son point mort exté rieur, pour faire communiquer le cylindre- moteur avec l'intérieur d'rrrr carter étanche 15 entourant ledit cylindre-moteur 2, carter dans lequel est introduit l'air comprimé dans la partie compresseur de la machine. Le cylindre 2 présente des lumières d'échappe ment 16, commandées par l'autre piston- moteur, et faisant communiquer l'intérieur du susdit cylindre-moteur avec un conduit d'évacuation 17.
Les cylindres-compresseurs 4 sont disposés respectivement à chaque extré mité du carter 15 et l'on s'arrange pour que, dans chacun desdits cylindres 4, ce soit la capacité contiguë audit carter 15 qui consti tue la chambre de compression principale 6, les chambres de précompression 5 étant alors situées chacune à une extrémité de la machine.
II est prévu, en nombre suffisant pour ne pas entraver la circulation de l'air à travers la machine, des clapets d'aspira tion 8a montés à l'extrémité libre du cylin- dre 4, des clapets de refoulement 9 montés à l'autre extrémité dudit cylindre, de façon qu'ils puissent faire communiquer la cham bre 6 avec l'intérieur du carter 15 et des clapets de retenue 10 propres à obturer au tant de conduits de communication 7 ména gés dans le piston 3 pour permettre à l'air de passer de la chambre 5 dans la chambre 6 en suivant un trajet direct.
Les pistons- compresseurs 3 des équipages-pistons travail lent donc ici à double effet comme dans l'exemple précédent. Un piston fixe 13 est solidaire du fond de chaque cylindre 4 et un cylindre correspondant 12 est ménagé dans chaque équipage-piston, ces organes étant dimensionnés de façon telle que les accumulateurs pneumatiques 11 ainsi formés puissent emmagasiner suffisamment d'énergie, lors de la course aller des équipages pistons, pour assurer, lors de la course de retour vers leurs points morts intérieurs desdits équi- pages-pistons,
le travail de compression dans le cylindre moteur et la plus grande partie du travail de compression de l'air dans les chambres de compression principale 6 des cylindres compresseurs.
II y a lieu de noter que, par cette dispo sition, les clapets de retenue 10 ont une tendance à être appliqués sur leur siège par l'inertie, avant l'arrêt des équipages-pistons au point mort extérieur. On peut remédier à cet inconvénient soit, comme représenté sur la fig. 4, en faisant agir sur lesdits clapets des ressorts tels que 101 qui tendent à les maintenir ouverts, soit encore, en prévoyant, aux extrémités des cylindres 4, des rainures propres, lorsqu'elles sont découvertes par les pistons 3, à établir une communication entre les chambres â et 6 au voisinage des points morts extérieurs desdits pistons donc vers la fin de la course (le précompression. On voit que les chambres de précompression,
de com pression principale et le réservoir d'air sont l'un à la suite de l'autre, les clapets de communication étant disposés par groupes le long de lignes droites parallèles à l'axe des équipages-pistons de sorte que l'air suit un trajet à sens unique, ce qui améliore le ren- dement général de la machine. Le rendement volumétrique de la partie compresseur de cet auto-générateur est élevé et peu variable avec la pression de refoulement, ce qui per met à cet auto-générateur d'être toujours à même d'alimenter des turbines réceptrices quelle que soit la charge de ces dernières.
Par exemple, pour l'auto-générateur qui vient d'être décrit, on pourrait avoir un ren dement volumétrique de la partie compres seur ne variant que de 0,96 à 1 pour des variations de la pression de balayage de 5 kg à 1 kg alors que les mêmes variations de pression de balayage entraineraient des variations du rendement volumétrique de 0,54 à 1 pour un générateur dans lequel la partie compresseur serait agencée de la ma nière ordinaire.
Dans les deux formes d'exécution, il est prévu une soupape de retenue, intercalée entre l'étage de précompression, d'une part, et l'étage de compression principale, d'autre part. Cette soupape s'ouvre automatiquement au moment où la pression de compression de l'air, se trouvant dans l'étage de précom- pression, est devenue égale à la pression de détente de l'air restant dans l'espace mort de l'étage de compression principale après la fin de la course de refoulement dans ce der nier.
Etant donné, en outre, que le poids de l'air, se trouvant dans l'étage de précom- pression, est considérablement supérieur à celui de l'air, restant dans l'espace mort de l'étage de compression principale, il s'en suit que la détente de ce dernier air est beaucoup plus rapide que la compression du premier.
Le point b (voir fig. 2) est donc déjà atteint à un moment où le rapport de com pression dans l'étage de précompression est plus faible que celui atteint dans l'étage de compression principale.