Machine à piston libre. L'invention a pour objet une machine à piston libre présentant au moins un matelas d'air servant d'accumulateur d'énergie pour assurer le retour du piston libre et enfermé dans une capacité limitée par des parois dont l'une est constituée par le fond de l'élément moteur du piston libre.
Cette machine pourrait être, par exemple, un motocompresseur ou un autogénérateur à piston libre, c'est-à-dire une machine du genre indiqué comportant au moins un cylindre com presseur, et qui alimente un élément récep teur, soit en air comprimé (cas du motocom- presseur), soiten gaz chaudssous pression for més d'un mélange d'air et de gaz brûlés (cas de l'autogénérateur).
La machine selon l'invention est carac térisée par le fait que le matelas comprend deux parties, communiquant entre elles par au moins un passage de section réduite et dont l'une est à volume constant, tandis que l'autre est à volume variable par suite des déplacements du piston, de sorte qu'il se pro duit un courant d'air de direction alternative entre les deux parties du matelas, une partie au moins de l'air mis ainsi en mouvement servant à refroidir le fond de l'élément mo teur du piston.
Le dessin représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de la machine à pis ton libre selon l'invention, ainsi que trois variantes de la première forme. La fig. 1 montre, en coupe axiale schéma tique, la première forme d'exécution, consti tuée par un autogénérateur.
Les fig. 2 à 4 montrent, également en coupe axiale schématique, chacune une partie d'une variante de la première forme d'exécu- tion.
La fig. 5 enfin montre, en coupe axiale schématique, une partie de la deuxième forme d'exécution, constituée par un motocompres- seur.
L'autogénérateur représenté par la fig. 1 comporte un cylindre moteur 1 entouré par un réservoir d'air sous pression 2 etmuni de lumiè res d'admission 3 et de lumières d'échappement 4 découvertes par l'élément moteur 5 du pis ton libre lorsque ce dernier atteint sa posi tion extrême extérieure. Un injecteur 6 de combustible alimenté par une pompe d'injec tion 7 est disposé dans le fond du cylindre 1.
L'élément moteur 5 est solidaire d'un, élément compresseur 8, ayant un plus grand ,diamètre que cet élément moteur, travaillant dans un @cyliudre 9 et portant une tige 10 pour aation- nar la pompe d'injection 7.
Le cylindre 9 -est fermé du côté du r6ser- voir 2 par une cloison annulaire 11 et, -du côté opposé, par une culasse 12. La capacité de volume variable enfermée entre la face intérieure de l'élément compresseur 8 et 1a cloison 11, est pourvue d'un ou plusieurs cla- pets d'aspiration 14 et d'un ou plusieurs cla pets de refoulement 13,
ces derniers étant dis- Posés dans la cloison 11 de façon à conduire dans le réservoir 2 l'air comprimé pendant la course de retour du piston libre 5, 8 par la face intérieure de l'élément 8, l'air péné trant ensuite, par les lumières d'admission 3, dans le cylindre moteur 1, tandis qu'un mé- lange constitué par les gaz de combustion et par l'excès d'air sous pression s'échappe à travers les lumières 4 (voir les flèches de la fig. 1), ce mélange formant les gaz chauds sous pression débités par l'autogénérateur.
Le matelas d'air accumulateur d'énergie de retour qui doit emmagasiner, pendant cha que course des pistons vers l'extérieur, une énergie suffisante pour effectuer, pendant la course suivante des pistons vers l'intérieur, la compression dans le cylindre moteur 1 et dans le compartiment intérieur du cylindre con presseur 9, est contenu dans une capacité for mée du compartiment extérieur a du cylindre compenseur 9, ce compartiment étant exté rieur au piston libre, de l'espace b, se trou vant à l'intérieur de l'élément compresseur 8 et,de l'espace c se trouvant à l'intérieur de l'élément moteur 5, l'une des parais limitant cette capacité étant constituée par le fond 5a de l'élément moteur 5 du piston.
Un dispositif non représenté permet d'introduire dans cette capacité (ou d'en soutirer) une certaine quan tité d'air en vue du réglage du matelas.
Le matelas est divisé en deux parties, dont l'une à volume constant et l'autre à vo lume variable par suite des mouvements du piston libre 5, 8, par une cloison 15 disposée à l'intérieur de l'élément moteur 5 du piston et à proximité de son fond 5a. Les deux par ties ainsi créées sont constituées respective ment, d'une part, par le compartiment a, l'es pace b et la plus grande partie de l'espace c, et, d'autre part, par le petit compartiment ca se trouvant entra le fond 5a et la cloison 15, la première étant à volume variable et la deuxième à volume constant.
La cloison 15 est munie d'ouvertures 16, dont l'ensemble constitue le passage de sec- tion réduite entre les deux parties du matelas. La cloison 15 sert à figer le fond 5a de l'élé ment moteur 5 chi piston, ce fond étant rap porté. Au centre de la cloison est ménagé un logement 15a dans lequel sont disposées deux demi-bagues 17 en section d'U qui enserrent deux collets 18, 19 solidaires, respectivement, du fond 5a et d'un boulon 20, le tout étant maintenu en place par un ressort 21 intercalé entre le fond du logement 15a et un écrou 22 fixé sur l'extrémité du boulon.
Pendant la marche de la machine, une par tie de l'air se trouvant dans la partie à vo lume variable du matelas pénètre dans la par tie ca à travers les ouvertures 16 lorsque le piston libre 5, 8 se déplace vers l'extérieur, tandis que le courant d'air à travers les ou vertures 16 a la direction inverse pour les couraes vers l'intérieur du piston. On obtient ainsi un renouvellement constant de l'air se trouvant dans la partie ca et, par conséquent, un refroidissement efficace du fond de l'élé ment moteur du piston. Dans les fig. 2, 3 et 4, les chiffres de ré férence qui se trouvent déjà dans la fig. 1 désignent les mêmes éléments que dans cette dernière. Dans la variante de la fig. 2, un tube 23 s'engage à l'intérieur de l'.élément moteur 5.
Le tube 23 a un diamètre extérieur qui est inférieur au diamètre intérieur -de l'élément moteur 5, (le sorte qu'un espace annulaire cb reste entre .ledit tube et la paroi -de cet élé ment 5.
Le tube 23 présente une bride fixée sur la face extérieure @de l'élément compres seur 8 @et la ,communication entre le compar timent a et l'espace cb se fait à travers l'inté rieur .dudit tube -qui est :
prolongé jusqu'au voi sinage -dix fond,de l'élément monteur 5 qui est muni intérieurement, en face de l'extrémité libre du tube 23, d'ailettes 24.
Le passage à section réduite (donc celui des passages par -lesquels circule l'air du ma telas qui .a la plus petite .section) faisant rcommuniquerentre elles la partie .à volume variable et la par-Eie à volume constant du matelas est constitué dans la variante de la fig.
2, selon les dimensions choisies, soit par l'intérieur du tube 23, soit par l'intervalle se trouvant entre le bord libre de ce tube et le fond de l'élément moteur 5 qui est muni d'ailettes 24 qui rétrécissent considérablement la section du passage. Aussi bien en l'un qu'en l'autre cas, on obtient, par suite des mouvements de l'équipe mobile, un courant d'air refroidisseur à l'endroit du fond et des pa.rois voisines de l'élément 5 du piston.
L'intensité de ce courant dépend du rap port existant entre le contenu de la partie à volume constant et celui de la partie à vo lume variable. Plus ce rapport est grand, plus le courant refroidisseur est intense.
La partie à volume constant du matelas est constituée par l'espace b se trouvant à l'intérieur de l'élément compresseur 8 du pis ton et par l'espace cb sue trouvant à l'intérieur de l'élément moteur 5 entre la paroi intérieure de celui-ci et la paroi extérieure du tube 23, la communication entre ces deux espaces étant établie par des ouvertures 25, tandis que la partie à volume variable est constituée par le compartiment a. Lorsque le passage de sec tion réduite est extérieur au tube 23, l'inté rieur ci de ce tube s'ajoute à la partie de volume variable du matelas.
On obtient ainsi un grand rapport entre les volumes des deux parties du matelas et, pas conséquent, un courant de refroidissement intense.
Un serpentin 38, avec entrée 39 et sortie 40 pour l'eau de refroidissement, est figé avec ses entrée et sortie de l'eau sur le couvercle 12 et s'engage dans l'intérieur de l'élément moteur 5 du piston libre pour évacuer les ca lories absorbées par l'air du matelas.
La variante représentée par la fig. 3 se distingue de celle de la fig. 2 en ce que les deux parties à volume constant et à volume variable du matelas sont constituées respecti vement par l'espace eb et par la somme du compartiment a de l'espace b se trouvant à l'intérieur de l'élément compresseur 8 et, comme on l'a vu, éventuellement de l'es pace ci. Le rapport mentionné est donc moindre et le courant de refroidissement moins intense que dans le cas de la fig. 2.
Dans la variante due la fig. 4, les parties à volume constant et à volume variable du matelas sont constituées respectivement par l'espace se trouvant à l'intérieur de l'élément moteur 5 et compris entre les parois de cet élément et le tube 23, et par la somme du compartiment a et de l'espace b. L'espace à volume constant est divisé par une cloison 26 en deux compartiments c'b et c"b, le compar timent c"b communiquant à travers les ou vertures 27 avec l'intérieur du tube 23. L'in tensité du courant de refroidissement est, dans le cas de la fig. 4, moindre que dans le oas de la fig. 3.
Dans la variante selon la fig. 4, le pas sage de section réduite peut être constitué par l'intérieur du tube 23, ou bien les ouvertures 27 et l'intervalle entre l'extrémité du tube 2 3 et le fond de l'élément 5 :constituent cha cun un passage de section réduite faisant communiquer la partie à volume variable qui comprend alors l'intérieur ci du tube 23, res pectivement avec les compartiments c"b et c'b de la partie à volume constant du matelas.
Le motocompresseur à deux étages repré senté par la fig. 5 comporte, d'une part, un cylindre moteur central 28 avec des ouver tures d'admission 29 (les ouvertures d'échap pement ne sont pas représentées) et, d'autre part, de chaque côté de la machine, un cylin dre compresseur basse pression 30, un cylin dre haute pression 31 (les suupapes de ces derniers cylindres et les tubulures qui les re lient l'un à.
l'autre ne sont pari montrées) et un piston .libre comportant un élément mo teur 32, un élément compresseur baisse pres sion 33 .et un :élément compresseur haute pres sion 34, les dieux pistous libres qui se trou vent dies deux :côtés de la machine et se dé placent en sens inverse étant reliés entre eux par un mécanisme de synchronisation.
De :chaque côté de la machine est disposé un accumulateur d'énergie de retour 35 cons- titué par un matelas d'air enfermé à l'inté- rieur du piston libre correspondant qui est oreux.
Dans la cavité de ce piston libre, près du fond de l'élément moteur, est disposée une cloison 36, qui divise le matelas en deux par ties dont l'une d à volume constant et l'autre e à volume variable, la communication entre ces deux parties ayant lieu à travers un ca nal de section réduite 37 en forme de tuyère ménagée dans la cloison 36.
On obtient de cette façon, pendant les mouvements des pistons, un courant d'air q1i se dirige, pendant lés courses vers l'extérieur, de la capacité- e vers la capacité d et dans la direction inverse pour les courses inverses. On obtient ainsi un refroidissement intense du fond et de la tête de l'élément moteur 32 du piston libre.