Machine à au moins un piston libre, du genre à pression de refoulement variable.. La présente invention se rapporte à une machine à au moins un piston libre, du genre à pression de refoulement variable, dans la quelle la course de retour du piston libre est assurée par -au moins un accumulateur pneu matique d'énergie, dont la capacité d'accu mulation d'énergie est réglée par -une modi fication de la masse .de son contenu gazeux.
Cette machine à piston libre est caracté risée par un dispositif distributeur, fonction-, nant en dépendance d'un:
facteur de fonction nement de la machine, et qui, au moins lors d'un changement relativement lent de régime, commande cette modification par échange de gaz entre l'accumulateur et une réserve de gaz, la nature de cette réserve de gaz ainsi que les dimensions de l'accumulateur étant choisies de telle façon qu'au moins pour les régimes stables. et les changements relative ment lents de régime;
à chaque' course de pis ton, les valeurs des pressions maximum et minimum; dans cet-. accumulateur se trouvent de part et d'autre de la valeur de la pression de ladite réserve de gaz, le dispositif distribu teur étant agencé de façon que, lorsqu'il agit, du gaz ne puisse passer entre l'accumulateur -et la réserve de gaz que dans le sens dans lequel se fait l'échange de gaz.
Par l'expression "changement relative ment lent" du régime, on comprend un chan gement qui est relativement lent par rapport à un cycle de travail complet de la machine, dé sorte qu'un changement important de ré gime, notamment un changement important de la pression de refoulement de la machine, ne peut se -produire que sur plusieurs cycles de celle-ci.
Le dessin représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de la machine selon l'invention, ces, deux formes d'exécution étant représentées respectivement aux fig. 1 et 2 du dessin, tandis que la fig. 3 montre un diagramme relatif au fonctionnement des machines représentées. La fig. 1 représente un auto-générateur à pistons libres opposés à pression de refoule ment variable, pour lequel le travail de com pression s'effectue lors des courses de retour.
Cet auto-générateur comprend un cylindre moteur 1, dans lequel coulissent les éléments moteurs 2, et 22 des deux pistons libres, ces éléments découvrant respectivement, au -voisi nage des points morts extérieurs, des lumières d'admission 3 et des lumières -d'échappement 4.
Chacun - de ces éléments moteurs est soli daire d'un élément compresseur 5' respective ment 52 coulissant respectivement dans des cylindres 6' et 62, lesdits éléments compres seurs assurant, par leur face interne, grâce à des clapets d'admission 7 et des clapets de refoulement 8, l'alimentation en air sous pres sion d'un carter étanche 9 entourant le cylin-- dre moteur 1.
Pour accumuler pendant les courses aller de l'énergie destinée à être restituée aux pis tons libres lors des courses de compression, c'est-à-dire lors des courses de retour, l'auto- générateur est muni d'accumulateurs pneuma tiques d'énergie comportant les espaces com pris entre les faces externes des éléments compresseurs 5' et 52 des pistons et les, fonds des cylindres 6', 62;
les accumulateurs ainsi constitués étant désignés dans ce qui suit respectivement par les lettres A' et A2. L'ali mentation en combustible du cylindré moteur a lieu au moyen d'une pompe et d'un injec teur non représentés:
La variation de l'énergie emmagasinée par les accumulateurs A' et AZ est obtenue par échange d'air entre ces accumulateurs et la réserve d'air sous pression contenue dans le carter 9 et dont la pression. est fonction de la pression de refoulement de l'auto-généra- teur.
Les dimensions desdits accumulateurs A' et A2 Bont déterminées de façon. telle qu'en régime stable, pour chaque pression régnant dans le carter 9 et à chaque course de piston, les valeurs des pressions maximum et mini mum correspondantes régnant dans ces accu- mulateurs se trouvent .de part et d'autre de la pression p qui règne dans ledit carter.
Ces dimensions des accumulateurs sont en outre déterminées de façon telle que les va leurs des pressions régnant dans ces accumu lateurs aux points morts et la différence entre ces pressions soient telles que l'égalité entre la pression régnant dans les accumulateurs et celle régnant dans le carter 9 soit atteinte au voisinage de la moitié de la course des <B>p</B> i tons is <B>-</B> libres.
Le diagramme de la fig. 3 illustre le fonctionnement de cette machine pour deux pressions de refoulement aux- quelles correspondent les pressions p' et p2 dans le carter 9.
Dans ce diagramme, les pressions-sont représentées en fonction de la course des pistons, les droites p' et p2 repré sentant la pression dans le carter 9 et les courbes<I>a'</I> b' et a2 b2 représentant les varia- tions correspondantes de la pression dans les accumulateurs. Ainsi, par exemple, la courbe <I>a' b'</I> coupe la droite<I>p'</I> en c', à peu de chose près au milieu de sa longueur.
Un dispositif distributeur comprenant un tiroir 15 est logé dans un carter 9' commu niquant avec le carter 9. Ce tiroir comporte deux compartiments 15' et 152 munis respec tivement de lumières 16', 162, lesquelles coopèrent avec une lumière fixe 17, -de façon à faire communiquer l'un ou l'autre des com partiments 15', 152 avec des conduits 18', 182 aboutissant aux accumulateurs A' et A2,
la lumière 17 étant masquéé pour la position moyenne du- tiroir 15 (position représentée sur la fig. 1).
Dans la paroi du compartiment 15' sont ménagées des ouvertures commandées par des soupapes de retenue 19' permettant seulement à l'air de passer du compartiment 15' dans le carter 9', et dans la paroi du compartiment 152 sont ménagées des ouvertures commandées par des soupapes de retenue 192 permettant seulement le passage de l'air .de ce carter 9' dans le compartiment 152.
Ce tiroir 15 est relié à un piston 21 coulissant dans un cylin dre 20, l'une des faces de ce piston étant soumise; par un conduit 22, @à la pression de refoulement régnant dans le carter 9, tandis que son autre face est soumise à l'action d'un ressort antagoniste 23.
La disposition est telle qu'un accroissement de la pression de refoulement ait pour effet d'amener l'orifice 162 en regard de l'orifice 17 et que, inverse ment, une diminution de cette pression amène l'orifice 161 en regard dudit, orifice 17.
La tension du ressort 23 est réglée en fonction de la pression régnant dans les accumulateurs pneumatiques en un point déterminé de la course des pistons libres, donc de la pression moyenne régnant dans ces accumulateurs. A cet effet, une tige portée par le piston libre 21, 51 est munie d'une gorge 24 qui relie, pour la position de point mort intérieur des pistons,
l'accumulateur pneumatique A' avec un cylindre 25 dans lequel se déplace un pis ton 26 rappelé par un ressort 27 et attelé à une came 28 agissant sur un poussoir 29 sur lequel appuie le ressort 23, le tout de façon qu'à une augmentation de la pression. moyenne dans l'accumulateur A' corresponde une augmentation de tension du ressort 23.
Les- accumulateurs A1 et AZ étant dimen- sisnnés de la façon indiquée précédemment, on conçoit que, pendant la partie de la course pendant laquelle la pression dans les accumu lateurs est inférieure à p, l'air contenu dans le carter 9 peut être- admis dans les accumu- laceurs Al et AZ si, la pression de marche augmentant, le dispositif distributeur dont il a été question plus haut lui laisse passage, tandis que,
pendant la partie de la course pendant laquelle la pression dans les accumu lateurs est inférieure ià p, les accumulateurs se déchargeront dans le carter 9 si, la pres sion de marche diminuant, ledit dispositif distributeur établit la communication voulue.
Le fonctionnement de cet auto-générateur est alors le suivant: Si l'on suppose que la pression de refoule ment passe d'une valeur p', ,pour laquelle le tiroir 15 se trouvait en position moyenne, à une valeur supérieure p2, le piston 21 se dé place contre l'action du ressort 23 et l'orifice 162 est amené en regard de l'orifice 17, de l'air sous. pression contenu dans le carter 9 peut alors, pendant la partie de course pour laquelle la pression de refoulement est supé rieure à la .pression dans les accumulateurs <I>A ;
</I> A2, franchir les soupapes- 192, et venir, par les conduits 181; 382, accroître làï masse d'air des susdits accumulateurs. S'il s'était, au contraire, produit une diminution de la pression de refoulement, l'orifice 161 aurait été amené en regard de l'orifice 17 permet tant à l'air contenu dans les\ acéumülateurs de retourner au carter 9, à travers les sou papes 191,
pendant les fractions de courses ,durant lesquelles la pression dans lesdits ac= cumulateurs est supérieure ià la pression dans ledit carter. Une fois établi le nouveau régime de pression des accumulateurs pneumatiques (courbe a2-b2, fig. 3), le piston 26 agissant sur la came 28 provoque le retour du tiroir 15 ,à sa position moyenne et l'ensemble est prêt pour un nouveau réglage.
Pendant la période de réglage, tant que les variations de la pression de marche, donc de la pression dans le carter 9, sont relative ment lentes par rapport à la durée d'un cycle de la -machine, cette pression dans le carter 9 a toujours une valeur comprise entre les valeurs des pressions maximum: et mini- mum régnant dans les accumulateurs, et cela pour les raisons suivantes: 1.
Les sections des soupapes de retenue 191 et 192 et des conduits 18' et 182 sont choisies, en tenant compte du volume des accumulateurs <I>Al, A2</I> et de la courbe .de pres sions dans ces accumulateurs, de façon telle que les variations de la pression dans les accumulateurs par cycle; provoquées par la mise en communication de ces derniers avec le carter 9, soient suffisamment petites.
2. Les accumulateurs sont dimensionnés de façon que leur courbe de pression pré sente un accroissement tel qu'au moins pour les changements de régime normaux, qui sont relativement lents, une variation de la pression de refoulement pouvant avoir lieu pendant une seule course ne puisse pas- ame ner la pression dans<B>le</B> carter 9 à prendre une valeur qui ne soit pas comprise entre les valeurs maximum et minimum de la pres sion dans les accumulateurs pendant cette course.
Cependant, - si exceptionnellement, . par -suite d'un -changement trop brusque, la pres sion-- dans le carter #9 .s'écartait de l'inter- @allë compris entre les pressions maximum et -minimum dans les accumulateurs A', A2; cela ne nuirait en rien au bon fonctionnement du dispositif de réglage.
En effet, par. exemple, une- diminution -brusque de la pression de marche régnant dans<B>le</B> carter à une valeur inférieure à la valeur minimum atteinte par la pression dans les accumulateurs ne fera qu'accélérer le rétablissement des conditions de marche -normale, l'augmentation de l'écart des pressions ayant pour effet d'augmenter la vitesse de décharge de ces accumulateurs. Si, au contraire,
la pression dans le carter dépassait la valeur maximum de la pression dans les accumulateurs; -ceci ne. pourrait qu'augmenter la vitesse d'alimentation de ces accumulateurs et ainsi accélérer le rétablisse ment des conditions anormales.
Il est à noter que le dispositif distribu teur de la machine décrite ne réagit pas seule ment au cas où la pression de marche subit un changement, mais également au cas où la pression dans les accumulateurs subit un changement qui n'est pas justifié par un :changement de la pression de marche.
Ledit changement de la pression dans les accumu= lateurs peut se produire, par exemple, en rai :son des fuites qui provoquent un abaissement de la pression dans ces accumulateurs. Si un tel-abaissement a lieu, le dispositif distribu teur fonctionne dans le sens d'un rétablisse ment de la pression dans les accumulateurs en laissant entrer une certaine quantité d'air du carter dans les accumulateurs.
La forme d'exécution suivant la fig. 2 est constituée par un auto-générateur de gaz sous pression. Dans cette fig. 2, les signes de référence, qui sont -les mêmes que ceux de la fig. 1, désignent des -organes identiques à ceux désignés-par ces-signes. dans cette fig.1. Dans l!auto-générateur de la fig. 2, les accu mulateurs pneumatiques A',
#42 sont calculés de la même. façon que les accumulateurs de l'auto-générateur représentés par la fig. 1, pour obtenir qu'en régime stable les pressions maximum, et minimum régnant dans 'ces accumulateurs se trouvent de part et d'autre de la pression régnant dans le carter 9, dont le contenu leur sert de réserve d'air sous Ares= Sion.
Le dispositif distributeur, qui commande le passage de l'air du carter 9 vers les accu mulateurs ou des accumulateurs vers le car ter; comprend un boîtier fige 115 compor tant deux compartiments 115'e et 1152 pou vant communiquer, d'une part, avec le carter, par l'intermédiaire de soupapes de retenue 1191 et 1192 (semblables aux soupapes 19', 192) et, d'autre part, l'un ou l'autre, par les conduits 18' et 182 avec les accumulateurs A' et A2,
suivant la position- occupée par un tiroir 30 comportant une lumière 117 pouvant venir -- en regard d'une lumière 116' com muniquant avec le compartiment 1151 ou d'une lumière 1162 communiquant avec le compartiment 1152. Le tiroir 30 est attelé à un piston 21 soumis comme pré cédemment à l'action de la pression régnant dans le carter 9.
La tension du ressort de rappel 23 de ce piston est réglée au moyen d'une came 28 commandée par un piston 26 coulissant dans un cylindre 25 en communi cation avec l'accumulateur A' par un, canal commandé par une soupape 31 qui est ou verte et fermée en un même point déterminé de la course des pistons libres par un bas6u- leùr 32 attelé au piston libre 2', 5'.
Les pis tons libres 2', 5' et 22, 52 sont reliés l'un à l'autre par un mécanisme de synchronisation rà pignon 10 et crémaillère 11.
. En dimensionnant convenablement les accumulateurs A' et AZ ainsi que les sou papes 119',<B>119'</B> et les conduites 18' et <B>18'</B> de la même manière que dans l'auto- générateur de<B>"</B> la fig. 1, on évite, au moins pour les changements de la pression de marche relativement lents, qu'une égalité puisse s'établir en fin de course dans les accu mulateurs et celle du carter 9.
Le moment et la durée d'ouverture de la soupape 31 ne sont qu'une question de di- mensionnement de celle-ci; elle a .le :rôle de mettre, à chaque course, le cylindre 25 sous une pression sensiblement égale à la moyenne des pressions régnant dans les accumulateurs pendant sa.
durée d'ouverture, cette pression étant ainsi fonction de la pression moyenne régnant dans ces accumulateurs. Normale ment, une durée d'ouverture extrêmement courte suffirait dans des machines qui ne sont pas souvent sujettes à des variations brusques de régime.
Si on veut tenir compte de ces variations, on peut choisir une durée d'ouverture plus grande, cette durée devant être d'autant plus grande que la section de la soupape est plus petite et que le volume du cylindre 25 jà remplir est plus grand. Mais, même dans ce dernier cas, une durée d'ouverture s'étendant sur 10 à 25% de la course au voisinage du point mort intérieur suffira à toutes les exigences de la pratique.
Le cylindre moteur 1 est alimenté en combustible par une pompe d'injection 12 commandée par le pignon 10 et dont l'organe de réglage quantitatif 13 est attelé, par l'in termédiaire d'une tringle 14, à un régulateur entraîné par une machine réceptrice, par exemple une turbine, alimentée par l'auto- générateur. Pour les changements relative- ment lents de la pression de refoulement;
le réglage de la .pression dans les accumulateurs s'effectue de la -même façon que dans le cas du générateur de la fig. 1.
La tringle 14 sert, en outre, lors d'une brusque augmentation de la charge, pour accélérer le déplacement du tiroir 30 dans le sens du remplissage des accumulateurs Al, ..2 par de l'air provenant du carter 9.
A cet effet, le tiroir 30 est muni d'une butée élastique 33 qui, lors de la marche nor male, y compris les changements normaux et relativement lents du régime,- est écartée de la tringle 14, de sorte que celle-ci n'agit pas sur le tiroir 30.
Cependant, lorsque la charge augmente brusquement, la tringle 14,, par suite du phénomène bien connu du surréglage, déplace la tige de réglage 13 de la pompe d'injection 12 dans sa position extrême où la pompe injecte la quantité maximum de com bustible pour amener ainsi l'auto-générateur à satisfaire rapidement à cette augmentation de charge.
En même temps, la tringle 14 s'ap puie contre la butée 33 et déplace le tiroir 30 de façon telle que le poids d'air dans les accumulateurs commence tout de suite à aug menter. De cette façon, tandis que, lors de la marche normale, une augmentation de la charge doit d'abord provoquer une augmenta tion de la pression dans le carter 9 pour qu'ensuite cette augmentation de la pression de marche provoque une augmentation du poids d'air se trouvant dans les accumula teurs, l'action de la tringle 14 sur la butée 33, dans le cas d'une augmentation brusque de la charge,
supprime le délai dû au fait que le réglage des accumulateurs est consé cutif à la variation de la pression dans le carter et rend simultanés la variation de cette pression et le réglage des accumulateurs.
Ce dispositif de l'auto-générateur repré senté par la fig. 2 n'agit cependant que dans le cas d'une augmentation brusque de la charge.
Afin d'accroître la rapidité avec laquelle s'opère l'alimentation ou la vidange des accu- mulateurs lors des variations brusques de la charge, le canal reliant le dispositif distri buteur aux conduites 18' et 182 est pourvu de deux orifices 34 et 35 commandés par des soupapes 37 et 38 et débouchant respective ment à l'air libre (pour la vidange) et dans un conduit 36 relié é, une source complémen taire d'air comprimé (pour l'alimentation). Un levier basculeur 39, attelé au tiroir 30, actionne l'une ou l'autre de ces soupapes 37 et 38, lorsque,
pour une variation brusque de la charge, l'amplitude du déplacement du tiroir 30 dépasse dans un sens ou dans l'autre l'amplitude des déplacements normaux effec tués par ce tiroir lorsque le régime change lentement.
L'ouverture de l'une ou l'autre des sou papes 37 et 38 provoque une vidange ou une alimentation des accumulateurs plus rapide que dans le cas d'un échange d'air s'opérant uniquement entre le carter 9 et les accumula teurs au travers du dispositif distributeur.