Machine à an moins un équipage-piston libre. La présente invention se rapporte à une machine à au moins un équipage-piston libre, et dont la partie compresseur comporte au moins un étage à double effet dans lequel travaille un piston compresseur de cet équi page.
Cette machine se caractérise par le fait que l'équipage-piston est ramené au point mort intérieur par l'action combinée d'au moins un accumulateur d'énergie pneuma tique, de la détente de l'air comprimé dans l'espace mort de la chambre extérieure dudit étage à double effet et, enfin, de la pression d'un gaz sous pression s'exerçant sur la face extérieure du piston moteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'ob jet de l'invention. ' La fig. 1 représente, en c,upe axiale, la première forme constituée par un auto-géné- rateur de gaz comprimé.
La fig. 2 est un diagramme illustrant le fonctionnement de cet auto-générateur. La fig. 3 est une coupe de la seconde forme d'exécution également constituée par un auto-générateur de gaz comprimé, et la fig. 4, enfin, représente partiellement une coupe du même auto-générateur par un plan perpendiculaire au précédent.
L'auto-générateur représenté en fig. 1 comprend un cylindre moteur 1, dans lequel coulissent deux pistons opposés 2 reliés res pectivement par des tiges 3 à des pistons compresseurs 4 travaillant chacun à double effet dans un cylindre 5 comportant des or ganes de distribution constitués par des cla pets d'aspiration 6 et des clapets de refou lement 7 par lesquels l'air comprimé dans les cylindres 5 passe dans un carter 8 entourant le cylindre moteur 1,
pour pénétrer ensuite dans ledit cylindre par des lumières d'admis sion 9 découvertes par l'un des pistons 2 au voisinage de son point mort extérieur, l'é chappement des. gaz de combustion et de l'excès d'air de balayage se faisant par des lumières d'échappement 10 découvertes par l'autre piston 2. Pour chaque équipage-piston est. prévu un accumulateur d'énergie pneuma tique comprenant un piston 11', solidaire du- dit équipage et un cylindre 11, dans lequel ce piston coulisse.
Dans cet auto-générateur, le travail total de compression effectué lors du retour des équipages-pistons au point mort intérieur est la somme du travail de compression T, effec tué par les faces S, des pistons 2 dans le cy lindre 1 et du travail de compression T2 ef fectué par les faces S, des pistons compres seurs 4 dans les cylindres 5.
Or, les énergies motrices intervenant lors de cette course de retour des équipages sont: l'énergie T3 résultant de l'action de la pres sion d'alimentation sur les faces arrières, des pistons moteurs 2, l'énergie T4 résultant de la pression exercée sur les faces S, des pistons compresseurs 4 par l'air contenu dans les espaces morts extérieurs des cylindres 5 et, enfin, l'énergie T, fournie par les accumu lateurs pneumatiques de section S,.
La pression initiale dans les accumula teurs pneumatiques est réglée en faisant dé couvrir des orifices 11" des cylindres 11 par les pistons 11' au point mort intérieur des équipages-pistons.
Les éléments de la machine, notamment les caractéristiques volumétriques et manomé- triques de ses accumulateurs ainsi que les di mensions des surfaces S, à S, par rapport à la surface S,, laquelle est une donnée déter minée par la puissance que l'on désire obte nir du cylindre moteur, sont déterminées de façon telle que la somme des énergies T,, T4. T, soit suffisante, pour les diverses valeurs qu'est susceptible de prendre la pression d'ali mentation du cylindre 1,
pour comprimer l'air comburant à une pression finale com prise entre les deux limites qui déterminent la zone du bon fonctionnement thermique de la machine que l'on supposera, dans ce qui suit, fonctionner suivant le cycle Diesel.
On a représenté. sur le diagramme de la fis. 2 en fonction de la pression d'alimenta tion du cylindre 1 portée en abscisse et que l'on suppose varier entre 1 et 4 kilogrammes par centimètre carré, d'une part, un réseau de courbes numérotées 30, 40, 50, 60 figu rant la somme des travaux T, et Tz pour des pressions finales dans le cylindre 1 atteignant respectivement 30, 40, 50 et 60 kg et, d'au tre part, des courbes<I>A, B</I> et C représentant respectivement les travaux T,,,
T3 <B><I>+</I></B> T4 et Tg+T4+T5.
Pour assurer une marche satisfaisante de la machine décrite pour toutes les pressions d'alimentation comprises entre 1 et 4 kg, il suffira de s'arranger pour que la courbe C, figurant la somme des énergies T3 + T4 T,, demeure constamment au-dessus de celle des courbes du réseau T, + T2, par exemple la courbe 30, correspondant à la pression de fin de compression au-dessous de laquelle l'inflammation du combustible n'au rait plus lieu.
Et, en outre, étant donné que le rende ment optimum de la susdite machine est obtenu entre certaines valeurs limites de la pression finale de compression dans le cylin dre moteur 1, on s'arrange pour que, aux pressions courantes d'alimentation du cylin dre 1 (par exemple de 2 à 4 kg/cm') la pres sion finale de compression varie seulement entre les susdites valeurs limites.
C'est ainsi que, à supposer que la pression de rendement optimum soit 40 kg!em2, on fera en sorte que la courbe C ne présente, entre 2 et 4 kg que de faibles écarts d'ordonnée avec la courbe 40 du réseau <I>(T,</I> -i- Tz).
Pour la machine décrite, dont le fonction nement est illustré par le diagramme de la fis. 2, on voit que la pression finale de com pression est de 39 kg,.!cm' pour une pression d'alimentation de 3 kg!cm', et ne varie qu'en tre 57 kglem' pour la marche à pression d'ali mentation de 2 kglem' et 38 kg\emz pour la marche à pression d'alimentation de 4 kg!em2, et demeure à peu près constante entre 3 et 4 kg/cm', qui sont les pressions les plus cou rantes d'alimentation.
On voit en outre sur ce diagramme que pour les valeurs plus faibles de la pression d'alimentation (par exemple de 1 à 2 kgjcm') la pression finale de compression atteindrait des valeurs élevées qui risqueraient de dété riorer la machine, notamment lors du démar rage et de la montée en pression de cette dernière.
Pour remédier à cet inconvénient, c'est-à- dire pour obtenir une pression finale de com pression satisfaisante pour les valeurs de la pression d'alimentation du cylindre 1 com prises entre les limites envisagées, on fait varier la pression initiale des accumulateurs pneumatiques de l'auto-générateur décrit en fonction de la pression d'alimentation du cy lindre 1 et ce seulement pour les valeurs de ladite pression comprises entre les susdites limites.
On s'arrange en outre pour que la pression finale de compression soit maintenue à peu près constante lorsque la pression d'ali mentation varie dans l'intervalle considéré (1 à 2 kg/cm@), pour lequel la courbe repré sentative de la somme T3 -f- T4 + T, devient alors la courbe C'.
A la fig. 2, la ligne interrompue définit la dépendance qui existe entre la pression de compression finale dans le cylindre moteur, d'une part, et la pression d'alimentation dudit cylindre, d'autre part, quand cette dernière pression se trouve entre 1 et 2 atmosphères. Il serait possible de laisser varier ladite pres sion finale de compression quand la pression d'alimentation se trouve entre lesdites va leurs, mais on s'arrange, de préférence, de sorte que la pression finale de compression dans le cylindre moteur reste constante entre lesdites valeurs de pression d'alimentation comme cela est indiqué par la -susdite ligne interrompue.
Pour obtenir cet effet, on pourrait, par exemple, dans. la machine décrite, faire com muniquer les accumulateurs pneumatiques, à chaque course des équipages pistons, et par l'intermédiaire d'un détendeur avec une en ceinte dans laquelle règne une pression élevée et constante. Ce détendeur pourrait, par exemple, comporter un piston de commande coulissant dans un cylindre relié par une con duite au refoulement de la machine.
Ce déten deur serait donc commandé par la pression .de refoulement et, comme celle-ci est presque la même que la pression d'alimentation, provo querait, au-dessous d'une pression d'alimenta tion déterminée, une chute de la pression ini tiale des accumulations qui est fonction de la pression de refoulement et partant de la pres sion d'alimentation.
Quand la pression d'ali mentation atteint la valeur à partir de la quelle une diminution de la pression initiale des accumulateurs pneumatiques n'est plus nécessaire, la pression de refoulement rend inefficace ledit détendeur en ouvrant com plètement sa soupape, de sorte qu'à partir de cette pression déterminée, la pression initiale dans les accumulateurs reste constante. Au lieu d'être relié par une conduite au refoule ment de la machine, le détendeur pourrait aussi être relié à l'espace dans lequel refou lent les cylindres compresseurs 5.
Dans ce qui précède, on a considéré les variations de travaux T, à T@ en fonction seulement de la pression d'alimentation du cylindre 1 à l'exclusion des variations de lon gueur de course qui entraînent cependant, pour chaque valeur de la susdite pression d'alimentation, des variations des susdits tra vaux.
Mais on voit sur le diagramme de la fig. 2 que l'élément dominant de l'énergie de retour est fourni par les accumulateurs, tan dis que la plus grande partie du travail ré sistant est absorbé par la compression de l'air par les faces SZ. Une diminution de la lon gueur de la course, c'est-à-dire un déplace ment du point mort extérieur vers l'intérieur entraîne à la fois une diminution du travail moteur fourni par l'accumulateur d'énergie et une diminution du travail résistant dû aux faces Sz. Ces variations sont du même ordre et l'on conçoit que l'on pourra toujours. s'ar ranger,
en dimensionnant convenablement les éléments variables envisagés et notamment les accumulateurs d@énergie, pour que, entre les limites pratiques envisagées pour la pression d'alimentation, la.pression finale de compres sion soit peu sensible aux variations de course .des équipages-pistons.
Dans une forme d'exécution de la machine constituée par un moto-compresseur l'énergie de compression dans le cylindre moteur ne varie pas en fonction de la pression de re foulement de la partie compresseur. Cepen dant, dans un tel moto-compresseur la forte diminution du travail de compression dans la partie compresseur provoquée par une dimi nution de la pression de refoulement, peut rendre utile ou nécessaire un réglage sembla ble à celui décrit ci-dessus de la pression ini tiale de l'accumulateur d'énergie pneumatique en fonction de ladite pression de refoulement dès que celle-ci tombe au-dessous d'une valeur déterminée.
La machine suivant les fig. 3 et 4 com porte un cylindre moteur 1, présentant des lumières d'admission 9 et des lumières<B>d'é-</B> chappement 10, cylindre moteur dans lequel coulissent deux pistons moteurs 21 et 22 reliés entre eux par des organes de synchronisation constitués par des bielles 12 articulées sur des balanciers oscillants 13.
Un piston compresseur unique 4 travail lant à double effet dans un cylindre 5 est re lié au piston 21, par une tige 14. La, machine est. pourvue d'accumulateurs pneiimatiqires comportant des cylindres 151 et 152 ménagés respectivement dans le corps de ebacun des équipages-pistons, et coulissant sur des pis tons fixes 161 et 16=. Ces accumulateurs ser vent également pour le démarrage et ii cet effet sont agencés de la façon décrite dans l'exposé, d'invention ne 198792.
L'air pénètre dans le cylindre compres seur 5 par des clapets d'aspiration 17, puis passe dans un carter 8 jouant le rôle de réser voir et dans lequel est monté le cylindre 1, l'air refoulé par la face S2 du piston compres seur 4 pénétrant directement dans ce carter par des clapets de refoulement 181 et l'air refoulé par la face Sl dudit piston pénétrant dans ledit carter par l'intermédiaire de cla pets de refoulement 182 et d'un conduit 19.
Ce conduit. 19 est relié au conduit d'échappe ment 22 par un conduit de dérivation 20 dans lequel est intercalée une vanne 21. grâce à laquelle on peut court-circuiter dans le con duit d'échappement 22 une partie au moins de l'air comprimé. Les clapets de refoulement 181 et 182 sont montés sur deux disques 51 et 5= constituant respectivement les fonds du cylindre compresseur 5.
Les clapet:; d'aspiration et de refoulement sont montés c-iacun dans une boîte à clapet, et ces boîtes sont réunies en groupes, les boî tes de chaque groupe étant maintenues en place par un ("pirier de serrage 23, agencé de façon qu'il exerce une même pression sur cha cune des boîtes du groupe.
Le conduis d'échappement 22 étant sou mis à des températures élevées, il est monté de façon qu'il puisse se dilater librement. Dans ce but, ledit conduit est raccordé au cylindre 1 au moyen de deux flasques annu laires 24 moulées ils chaque côté de sa par tie entourant le cylindre, la disposition per mettant au conduit de se dilater radialement par rapport ait cylindre 1. Les flasques ont une surface d'appui suffisante contre le con duit 22 pour assurer une étanchéité convena ble du joint.
On conçoit -iisément que de cette façon le dit conduit pourra se dilater sans créer de tensions dans 1.e cylindre 1 ou le carter 8.
La tige 14 est munie d'un disque d'étan chéité 14' venant s'engager dans l'extrémité du cylindre 1. au voisinage du point mort in térieur du piste n moteur 21, évitant ainsi les pertes d'air cou primé par les lumières 10.
Chaque équipage-piston porte un patin unique 261, respectivement 262, coulissant chacun dans une glissière 27, de façon que les équipages scient empêchés de tourner au tour de leur axe. Chaque patin est monté à rotule à l'extrériité d'un bras 28 solidaire de l'équipage correspondant. La glissière 27 du patin 261 de l'équipage du piston 21 est fixée amoviblement au carter 8, et grâce à son montage à rotule ce patin 261 peut se démon ter en même tenps que la susdite glissière. La glissière 27 du patin 262 pourrait égale ment être figée amoviblement au carter 8.
3 l'intérieur du carter 8 est. monté un cy lindre 29 dans lequel coulisse un piston 30 soumis à l'action d'un ressort de rappel 31 et. qui vient prendre appui contre le patin 262 lorsqu'on met le cylindre 29, qui forme corps avec la glissière 27 correspondante en com munication avec une source d'air comprimé. On peut de la sorte déplacer les équipages pistons pour les amener dans leur position la plus favorable au démarrage. Le cylindre 29 pourrait aussi faire corps avec la glissière du patin 26' et le piston 30 agir sur ce dernier.
Le guidage par patin unique présente l'avantage de ne pas brider les équipages pistons, dont le centrage dans le cylindre 1 pourra se produire librement.
La pompe d'injection de combustible est actionnée par une came 32 reliée par l'inter médiaire d'un levier 33 et d'un.e biellette 34, à une oreille 35 prévue à. cet effet sur le pis ton 2=. Afin d'obtenir un réglage du moment d'injection en fonction de la pression d'ali mentation du cylindre-moteur un galet. 37 dont la positon est réglable est. intercalé entre la came 32 et le poussoir 36 de la pompe.
Ce galet est monté à l'extrémité d'un levier 38 commandé par un excentrique 39 lui-même entraîné par un piston 40 sur l'une des faces duquel agissent la pression atmosphérique et un ressort antagoniste 41 et sur l'autre face duquel agit la pression d'alimentation du cy- lindre-moteur. La came 32 pourrait être en traînée par l'équipage du piston 21 au lieu de l'être par celui du piston 22.