Machine à piston libre à combustion interne. La présente invention a pour objet une machine à piston libre à combustion interne comprenant un accumulateur pneumatique d'énergie de renvoi du piston libre vers son point mort intérieur. Cette machine est ca ractérisée selon l'invention par un organe se mouvant avec le piston libre et dont les mou vements sont utilisés pour commander un dis positif distributeur servant à alimenter l'ac eumulateur en gaz sous pression ou à faire échapper du gaz de cet accumulateur, afin de régler la pression dans celui-ci en vite de ra mener le piston libre à une position donnée à la fin de la course de compression dans le cylindre moteur.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine selon l'invention, ainsi que quelques variantes de détail (le cette forme d'exécution.
La fig. 1 est une vue partielle en éléva tion de côté, avec parties en coupe de cette forme d'exécution.
lLa fig. 2 est une vue schématique du dis positif de réglage de Bette forme d'exécution. Les fig. 3 et. 4 sont des diagrammes rela tifs à des variantes de la machine des fig. 1 et 2.
La fig. 5 se rapporte à une autre variante de la machine des fig. 1 et 2.
La fig. 6 est, un détail d'une partie de la variante de la fig. 5.
La fig. 7 se rapporte à une quatrième va riante de la machine des fig. 1 et 2. Dans la machine des fig. 1 et 2, une con sole fixe 9 est disposée au voisinage de cré maillères 10 et 11 solidaires des pistons libres opposés de la machine, engrenant avec un pignon 12 et servant à synchroniser les mou vements de ces pistous libres. La crémaillère 10 présente une came pré sentant une partie en retrait 13 et une partie en saillie 14. Cette came est. disposée sur la crémaillère de façon qu'à la. fin de la course de compression, elle passe sous un galet 15 porté par l'extrémité inférieure d'un plon geur 16 guidé par la console 9.
A l'extrémité supérieure du plongeur 16, il y a. une vis ré zlable 17 venant toucher un bras d'un levier coudé 18 pivotant en 19 dont l'autre bras est relié à la tige 21 d'un piston 22. Le galet 1.5 est. poussé contre la came par un ressort 20.
Au-dessus du piston 22, il y a. un cylindre comprenant des chambres 23 et 24 de part et d'autre d'ttn piston 25 muni de tiges 26, s'étendant vers l'extérieur dans des sens opposés. L'extrémité de la tige 26 de droite vient au voisinage d'un levier coudé 27 dont l'autre bras est relié à. une soupape 28 com mandant la communication entre une conduite 29 d'air fortement .comprimé et un tuyau 30 allant aux accumulateurs pneumatiques 83 d'énergie de renvoi des pistons libres vers leurs points morts intérieurs. L'autre tige 26 vient au voisinage d'un levier coudé 31 relié à une soupape 32 commandant la communi- cation entre le tuyau 30 et un tuyau d'échap pement 33.
Le piston 22 se déplace dans un cylindre comprenant une chambre 35 à gauche du pis ton, et une chambre 36 à droite. La chambre 35 est reliée par une soupape de retenue 37 et un by-pass 38 à un orifice 39 de la cham bre 24, et la chambre 36 est reliée par une soupape de retenue 40 et un by-pass 41 à un orifice 42 de la chambre 23.
En dessous des chambres 35 et 36, il y a une chambre d'accumulateur 45 qui est reliée à la chambre 35 par un orifice 46 et une sou pape de retenue 47 montée dans un passage 48. De même, la chambre 45 est reliée à la chambre 36 par un orifice 39 et une soupape de retenue 50 montée dans un passage 51.
Le piston 22 porte une tige 52, du côté opposé à la tige 21, formant plongeur dans un cylindre de pompe 53. De l'huile arrive au cylindre 53, en venant de la conduite 54, par une soupape de retenue 55, et il est re foulé par une soupape de retenue 56 et une conduite 57 dans la chambre 45.
Dans un cylindre 58, se trouve un piston 59 divisant ce cylindre en deux chambres 60 et 61. La chambre 60 est en communication constante avec la chambre 45, tandis que la chambre 61 est en communication constante par la conduite 62 avec le tuyau d'alimenta tion 54. Un ressort 63 placé dans la chambre 61 pousse constamment le piston 59 vers la gauche. Dans le cylindre 58, il y a un orifice 64 découvert par le piston 59 lorsqu'il se dé place vers la droite et débouchant dans une conduite 65 communiquant avec la con duite 62.
Lorsque les pistons libres effectuent leur course de compression, la crémaillère 10 se déplace vers la gauche jusqu'à ce que, à la fin de la course de compression, la saillie 14 se trouve sous le galet 15. On comprend faci lement que lorsque la partie en retrait 13 passe sous le galet 15, le piston 22 se déplace vers la gauche. Pendant la première partie de ce déplacement, l'huile contenue dans la chambre 35 pénètre par l'orifice 46 dans la chambre 45 et, ensuite, par l'orifice 49 dans la chambre 36.
Lorsque l'extrémité de gauche du piston 22 recouvre l'orifice 46, l'extrémité de droite découvre le by-pass 41 et un nou veau déplacement du piston 22 refoule l'huile par la soupape de retenue 37 dans la cham bre 24 en poussant le piston 25 et la tige 26 de droite vers la droite, l'huile venant de la chambre 23 passant par le by-pass 41 dans la chambre 36. Ceci fait que la tige 26 de droite se rapproche du levier coudé 27. Ce pendant, la disposition est telle qu'une seule descente du galet dans la partie en retrait 13 de la came ne suffise pas pour actionner le levier 27 et lui faire ouvrir la soupape 28.
Lorsque le galet 25 monte sur la saillie 14, il se produit une action inverse, c'est-à-dire que le déplacement initial refoule l'huile de la chambre 36, par -l'orifice 49, -dans la. chambre 45 et, ensuite, par la soupape de retenue 47, dans la chambre 35, jusqu'à ce que l'orifice 46 soit idécouvart, après quoi l'huile passe par cet orifice au lieu de passer par la sou pape de retenue, jusqu'à ce que l'orifice 49 soit recouvert et ile by-pass 38 découvert,
après quoi l'huile est refoulée par la soupape de retenue 40 dans la chambre 23 et s'échappe de la chambre 24 par le by-pass 38, ce qui ramène le piston 25 vers la gauche.
Lorsque le fonctionnement. de la machine est normal, c'est-à-dire lorsque .le point. atteint par les pistons libres en fin de course de compression est le point mort intérieur nor mal prédéterminé, le galet atteint., sur la par tie saillante 14 de la came, im point 66, tel que .le déplacement correspondant du piston 22 vers la droite pompe deux fois plus d'huile dans la chambre 23 que ne l'a fait. le déplacement du piston 22 vers la gauche, pro voqué par la chute du galet. 1:
5 dans la partie en retrait 13, pour en envoyer dans la. cham bre 24. Ainsi, la moitié de ce déplacement de pompape du piston 22 lorsqu'il se déplace vers la droite, ramène le piston 25 dans sa position centrale, et la moitié restante de ce déplacement de pompage amène le piston 25 dans une position pour laquelle la. tige<B>2</B>6 de gauche est voisine du levier coudé 31, sans toutefois actionner ce dernier.
Lorsque la cré- maillère 10 revient vers la droite, le galet des- eend d'abord dans la partie en retrait 13 et le piston 22 se déplace vers la gauche, et puis ce galet remonte à sa position initiale en dé plaçant le piston 22 vers la droite, de sorte que le piston 25 effectue en sens inverse les mouvements effectués pendant le déplacement de la crémaillère vers la gauche, et est ainsi ramené à sa position initiale centrale.
On voit que l'action de pompage ne s'ef fectue qu'aux extrémités des courses du pis ton 22, le commencement et la partie médiane de chaque course n'affectant pas la position du piston 25. En conséquence, la course de pompage à une extrémité peut se répéter sans qu'il se produise, entre temps, de course de pompage à l'autre extrémité.
On voit donc que, tant que le point mort intérieur normal, correspondant au point 66 de la saillie 14 de la came, est atteint sans être dépassé par les pistons libres, il n'y a pas de fonctionnement de la soupape 28, ni de la soupape 32. Si le point mort intérieur normal n'est pas atteint par des pistons libres, donc si le point 66 de la came n'arrive pas sous le galet 15, il y aura eu pour une telle course plus d'huile pompée dans la chambre 24 que dans la chambre 23, de sorte que lors que le galet remonte à sa position initiale, le piston 25 se trouvera à droite de sa position centrale.
Ainsi qu'on l'a vu, ce déplacement n'est pas assez grand pour qu'une seule course trop courte provoque l'actionnement de la soupape 28, mais si la condition se ré pète, il suffit que le point 66 manque de très peu d'arriver au point désiré sous le galet 15 à chaque course pour avoir un effet cumulatif tel que le piston 25 se déplace vers la droite jusqu'à ouverture de la soupape 28, en lais sant l'air à pression élevée pénétrer dans les accumulateurs. Ceci augmente la pression dans les accumulateurs et, par conséquent, les forces qui ramènent les pistons vers leur point mort intérieur de manière à allonger la course et à ramener le fonctionnement à la normale.
Inversement, si les pistons libres dépassent le point mort intérieur normal, donc si la came se déplace vers la gauche jusqu'au-delà du point où le point 66 est di rectement sous le galet 15, i1 y a un excès d'huile pompée dans la chambre 23 à chaque course. Le déplacement maximum du galet 15 par la partie saillante 14 est tel qu'il ne suf fise pas d'une seule course allongée pour que la soupape 32 s'ouvre, mais l'effet cumulatif des courses excessives répétées déplace rapi dement le piston 25 vers la gauche, suffisam ment loin pour ouvrir la soupape 32 et faire communiquer les accumulateurs avec l'atmo sphère,
de manière à réduire la pression qui y règne jusqu'à ee que les pistons libres reviennent à leur position normale à la fin de la course de compression.
A ,chaque course du piston 22 vers la gau che, le déplacement du plongeur 52 fait arri ver de l'huile, en passant par la soupape de retenue 55, dans la chambre 53, d'où elle passe par la soupape de retenue 56 et. par la conduite 57 dans la. chambre 45 du fait du retour du plongeur 52 vers la droite. Ainsi, une faible quantité d'huile est refou lée dans la chambre d'accumulateur 45 à cha que course du moteur et cela est plus que suffisant. pour tenir compte d'une fuite nor male.
Lorsque la quantité d'huile contenue dans la. chambre 45 augmente de la quantité qui est pompée en excès de ce qui est perdu, le piston 59 est refoulé vers la droite, en antagonisme à l'action du ressort. 63 jusqu'à ce que l'orifice 64 soit découvert en permet tant à l'excédent de s'échapper et de revenir par les conduites 65 et 62 au tuyau d'alimen tation 64. L'air qui peut être inclus dans l'huile en dessous du tuyau d'alimentation peut être évacué par une soupape 67.
L'air peut être évacué des autres parties du dispo sitif par des soupapes 68.
La. variante à laquelle se rapporte la fib. 3, est. pourvue d'une came en saillie pré sentée par @la crémaillère 10 et comprenant. une rampe 70, située de la même façon que la partie en .retrait 13 de la came de la ma chine des fig. 1 et 2 et une rampe 71 placée de la même façon que la saillie 14 de cette came.
Pour le reste, cette variante est iden tique à la machine des fig. 1. et 2, sauf que les liaisons sont agencées de façon que le pis ton 22 soit dans sa position de gauche lors que le galet 15 circule sur la partie supé rieure unie de la crémaillère 10, ce piston ve nant en position médiane lorsque le galet passe sur la rampe 70 et le premier pompage se produisant lorsque le galet passe sur la rampe 71. Lors du mouvement de retour, la descente du galet 15 sur 71 ramène le piston 22 en position médiane et le deuxième pom page se produit lorsque le galet descend sur 70.
Dans cette variante, il n'y a que deux courses de pompage normalement égales à chaque va-et-vient des pistons libres, mais le fonctionnement est, à part cela, le même que celui de la machine des fig. 1 et 2. La variante à laquelle se rapporte la fig. 4 est identique à celle de la fig. 3, sauf que la came ne présente qu'une seule rampe continue 73, le fonctionnement est le même que dans le cas de la fig. 3. Il est clair que la rampe 73 devra être assez longue pour qu'elle vienne sous le galet 15, quelle que soit la lon gueur de la course des pistons libres lorsque la machine marche.
La machine des fig. 1 et 2 est un auto- générateur de gaz chauds sous pression à pis tons libres comprenant un cylindre moteur central 75 et des cylindres compresseurs 76 et accumulateurs 83 disposés de part et d'au tre du cylindre 75. Chaque piston libre com prend un élément moteur 79, un élément com presseur 78 et un élément accumulateur 77 coulissant dans les cylindres respectifs. Les cylindres compresseurs fournissent l'air de balayage et d'alimentation du cylindre mo- teur 75 qui fonctionne à deux temps et four nit un mélange sous pression d'air et de gaz de combustion.
On voit en 80 la pompe d'injection du combustible, en 81 la pompe à combustible et en 82 l'alimentation en air à haute pression pour la conduite 29. Un réservoir 84 fournit de l'huile à la pompe 81. Dans certaines conditions, le déplacement du piston 25 de la machine des fig. 1 et 2 peut être trop sensible aux caractéristiques de course, ce qui fait que la machine pré sente un effet galop au ralenti.
La variante à laquelle se rapporte la fig. 5 comprend un dispositif servant à amortir l'action du pis ton 25, grâce à quoi son déplacement est moins sensible aux conditions de trop grande ou trop petite course et l'on supprime en con séquence le galop. Dans cette variante, les chambres 23' et 24' et le piston 25' corres pondent aux chambres 23 et 24 et au piston 25 de la fig. 2 et les orifices 39' et 42' correspondent aux orifices 39 et 42 de cette figure.
Sur chacune des tiges 26', de chaque côté du piston 25' et près de celui-ci, il y a un piston plus petit 85 faisant saillie à travers la paroi d'extrémité des chambres respectives 23' et 24' pour pénétrer dans les chambres 86 et 87, ce qui fait que le dépla cement vers l'extérieur des pistons 85 dans ces chambres provoque un déplacement de l'huile qui s'y trouve. La chambre 87 com munique, par un orifice 88, avec une cham bre 89, tandis que la chambre 86 débouche par l'orifice 90 clans une chambre 91. Les chambres 89 et 91 sont séparées par un tiroir cylindrique 92, normalement maintenu en position neutre au moyen de ressorts 93 se trouvant à chaque extrémité.
Le tiroir ou pis ton 92 présente une gorge centrale 94 ,qui, lors -du déplacement du tiroir, assure la coni- munication entre une ou l'autre des ouver tures d'étranglement 95 et 96 et un orifice d'échappement<B>97.</B> Les orifices 95 et. 96- com muniquent respectivement avec les chambres 24' et 23', tandis que l'orifice 97 communi- que avec un passage 98 et une conduite 99 conduisant à un espace dans lequel règne la pression atmosphérique, par exemple, au ré servoir à huile 84.
Des orifices de décharge 100 et 101 débouchent., respectivement, des chambres 89 et 91 dans le passage 98 et ils sont. comina.ndés par des pointeaux<B>102.</B> Les ouvertures d'étranglement 95 et 96 sont en forme de fentes disposées dans le sens de la longueur du tiroir 9\?, comme on le voit sur la fig. 6. Pour le reste, cette variante est iden tique à la machine des fig. 1 et 2.
Le fonctionnement est le suivant: En sup posant que le piston 25' est amené à se dé placer vers la gauche par suite d'un état de trop longue course des pistons libres, comme on l'a expliqué plus haut, le piston de gau che 85 fait passer de l'huile de la chambre 87 par l'orifice 88 dans la chambre 89. Du fait de la restriction de l'orifice 100 par le pointeau 102, le volume de la chambre 89 augmente temporairement par addition d'huile et, par suite, le tiroir 92 provoque la compres sion du ressort d'équilibrage opposé 93 en provoquant un déplacement vers la droite et découvrant, par suite, l'orifice 96. On obtient ainsi une communication directe de la cham bre 23' par l'ouverture d'étranglement 96 et les conduites 97, 98 et 99, jusqu'à un échap pement à pression atmosphérique.
La pour suite du pompage de l'huile par le piston 22 (fig. 2) ne produit alors qu'un déplacement très continu du piston 25', étant donné qu'une quantité relativement grande de l'huile passe par l'orifice 96. Le tiroir 92, du fait de l'ac tion d'équilibrage des ressorts 93, se met en position neutre lors de la cessation du déplace ment du piston 25'. Ce déplacement du tiroir est permis par l'échappement lent de l'huile par l'orifice 100. Un mouvement de retour du piston 25' est également retardé par une action identique à celle ci-dessus décrite, sauf que le dispositif fonctionne clans l'ordre in verse. On voit que le réglage de la pression dans les accumulateurs ne se fera pas par à coups, grâce au déplacement amorti et ré glé du piston 25'.
Dans la variante de la machine des fig. 1 et 2 à laquelle se rapporte la fig. 7, une cré maillère 110 de synchronisation des pistons libres présente une came en saillie 111; un galet 112 porte sur cette crémaillère et sur la came et est porté lui-même par une chape 113 munie d'un bras en saillie 114. La chape 113 porte, par l'intermédiaire d'un bras pivo tant 115, contre l'extrémité inférieure d'une tige coulissante 116, en soulevant cette tige contre l'action d'un ressort 117, lorsque le galet passe sur la came 111. Après un mou- vement perdu déterminé d'élévation de la tige 116, celle-ci vient porter contre l'extrémité inférieure d'une tige 118 en provoquant la montée d'un piston 119 placé dans une cham bre 120, contre la tension d'un ressort 121.
La chambre 120, du côté où se trouve le res sort, communique avec une chambre 122 par un orifice 123 et, de l'autre côté du piston, il y a une communication avec cette chambre 122 par un passage 124 qui, par deux orifices 125 et 126, communique avec la chambre 122. L'orifice 125 est réglé par un pointeau 127 réglable manuellement et l'orifice 126 est commandé par une soupape de retenue 128 empêchant un écoulement par l'orifice 126 du passage 124 vers la chambre 122. La cham bre 122 communique avec une source d'ali mentation en huile sous pression par une con duite 130 correspondant à la conduite 54 des fig. 1 et 2. Une tige 121 fait saillie du côté du piston 119 où se trouve le ressort et pré sente au-delà de la chambre 120 deux fentes 132 et 133 espacées clans le sens de la lon gueur de la tige.
D'un côté de la tige 131 se trouve un boîtier 134 présentant un passage 135 communiquant par une conduite 136, , -correspondant à la conduite 30 des fig. 1 et 2 avec les accumulateurs 83 de la machine. Ce passage communique avec une conduite d'ali mentation en air sous pression 137, par une soupape à aiguille 138, normalement fermée, et avec une conduite 139 allant à l'atmo sphère, par une soupape à aiguille 110 nor malement fermée.
Les soupapes 138 et 140 s'ouvrent par déplacement des leviers cou dés respectifs 141 et 142 dont les bras font. saillie librement dans les fentes 132 et 133 pour assurer une liaison à mouvement perdu avec la tige 1.31 lorsque celle-ci se déplace. Le bras 111 de la. chape 113 est. relié par un levier coudé 143 et une bielle 144 à un pis ton 145 se déplaçant dans une chambre 146 communiquant, par une conduite 147, avec le réservoir de balayage 148 de la machine dans lequel l'air est refoulé par les éléments compresseurs 78 des pistons libres.
Un ressort 149 agit sur le piston 145 contre la pression qui règne dans la chambre 146. Cette variante fonctionne de la façon sui vante: Lorsque les pistons libres sont au voi sinage immédiat des extrémités de leurs cour ses de compression, la. came 111 vient porter contre le galet 112 et soulève la tige 116. Cette tige, lorsque son mouvement perdu a été rattrapé, appuie sur la tige 118 et soulève ainsi le piston 119 qui refoule de l'huile de la chambre 120, au-dessus du piston dans la chambre 122. En même temps, de l'huile pé nètre dans la chambre 120 du côté inférieur du piston par l'orifice 126, commandé par la soupape de retenue 128. Lors de la course de retour de la crémaillère 110, les tiges 116 et 118 cessent d'être en contact.
La tige 118 est poussée vers le bas par le ressort 121, mais elle ne peut revenir que lentement, à mesure que l'huile s'échappe par l'orifice ré glé 125. Le piston 119 a donc ainsi un faible déplacement aller et retour qui tend à se cen trer autour d'une position fixe. Si à la fin de la course de compression les pistons libres atteignent sans les dépasser leurs points morts intérieurs normaux déterminés, les déplace ments de la tige 131 sont tels qu'il n'est pals transmis de mouvement aux leviers 141 et 142 du fait de leur liaison à mouvement perdu avec la tige. Si les pistons s'arrêtent plus tôt pendant leurs courses de compression, le galet 112 n'est pas soulevé à la hauteur nor male par la came 111.
Pendant la course sui vante, la tige 118 descend vers la tige 116 plus bas qu'il n'est normal et le levier coudé 141 fait alors ouvrir la soupape l38 pour laisser passer de l'air sous pression de la conduite 137 à la conduite 135 et, en consé quence, aux accumulateurs de la machine. Si les pistons libres effectuent une trop longue course, la came 111 avance vers la droite au delà de sa position normale, provoquant ainsi un soulèvement tel du galet 112 que le mou vement transmis à la tige 131 actionne le levier 142 faisant ouvrir la soupape d'évacua tion 140 et laissant l'air s'échapper du pas sage 135 et des accumulateurs dans l'atmo sphère.
Lors d'une augmentation de pression dans le réservoir de balayage 148, le piston 145 descend dans sa chambre en provoquant ainsi un déplacement vers la gauche de la chape 1l3, de sorte que le galet monte plus haut sur la came 111 à chaque course de compression des pistons libres. On voit donc que plus la pression dans le réservoir de ba layage est grande, plus grande est la montée du galet 112 et, par suite, du piston 119 et de sa tige 131, de telle sorte que la pression des accumulateurs se réduit par échappement d'air par le passage 135 jusqu'à ce que la course normale des pistons libres soit réduite conformément à l'augmentation de pression de balayage.
Cette disposition, suivant laquelle la position du galet de la came est modifiée suivant la, pression dans le réservoir du ba layage, pourrait être appliquée de la même façon au galet 15 de la machine des fig. 1 et 2.
Free piston machine with internal combustion. The present invention relates to a free-piston internal combustion machine comprising a pneumatic accumulator of energy for returning the free piston to its internal dead center. This machine is characterized according to the invention by a member moving with the free piston and whose movements are used to control a positive distributor device used to supply the ac eumulator with pressurized gas or to release gas from this device. accumulator, in order to adjust the pressure in it quickly to bring the free piston to a given position at the end of the compression stroke in the engine cylinder.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the machine according to the invention, as well as some variants of detail (this embodiment.
Fig. 1 is a partial side elevation view, with parts in section of this embodiment.
Fig. 2 is a schematic view of the Bette adjustment device as an embodiment. Figs. 3 and. 4 are diagrams relating to variants of the machine of FIGS. 1 and 2.
Fig. 5 relates to another variant of the machine of FIGS. 1 and 2.
Fig. 6 is a detail of part of the variant of FIG. 5.
Fig. 7 relates to a fourth variant of the machine of FIGS. 1 and 2. In the machine of FIGS. 1 and 2, a fixed con sole 9 is arranged in the vicinity of crankshafts 10 and 11 integral with the opposing free pistons of the machine, meshing with a pinion 12 and serving to synchronize the movements of these free pistous. The rack 10 has a cam having a recessed portion 13 and a projecting portion 14. This cam is. arranged on the rack so that at. end of the compression stroke, it passes under a roller 15 carried by the lower end of a plunger 16 guided by the console 9.
At the upper end of the plunger 16, there is. a ré zlable screw 17 coming into contact with an arm of an angled lever 18 pivoting at 19, the other arm of which is connected to the rod 21 of a piston 22. The roller 1.5 is. pushed against the cam by a spring 20.
Above the piston 22, there is. a cylinder comprising chambers 23 and 24 on either side of a piston 25 provided with rods 26, extending outwardly in opposite directions. The end of the rod 26 on the right comes in the vicinity of an angled lever 27 whose other arm is connected to. a valve 28 controlling the communication between a duct 29 of highly compressed air and a pipe 30 going to the pneumatic accumulators 83 for returning energy from the free pistons to their internal dead centers. The other rod 26 comes in the vicinity of an elbow lever 31 connected to a valve 32 controlling the communication between the pipe 30 and an exhaust pipe 33.
The piston 22 moves in a cylinder comprising a chamber 35 to the left of the udder, and a chamber 36 to the right. The chamber 35 is connected by a check valve 37 and a bypass 38 to an orifice 39 of the chamber 24, and the chamber 36 is connected by a check valve 40 and a bypass 41 to an orifice 42 of the chamber. room 23.
Below the chambers 35 and 36, there is an accumulator chamber 45 which is connected to the chamber 35 by an orifice 46 and a retaining valve 47 mounted in a passage 48. Likewise, the chamber 45 is connected to the chamber. the chamber 36 by an orifice 39 and a check valve 50 mounted in a passage 51.
The piston 22 carries a rod 52, on the side opposite to the rod 21, forming a plunger in a pump cylinder 53. Oil arrives at the cylinder 53, coming from the pipe 54, through a check valve 55, and it is repressed by a check valve 56 and a pipe 57 in the chamber 45.
In a cylinder 58, there is a piston 59 dividing this cylinder into two chambers 60 and 61. The chamber 60 is in constant communication with the chamber 45, while the chamber 61 is in constant communication through the pipe 62 with the pipe. power supply 54. A spring 63 placed in the chamber 61 constantly pushes the piston 59 to the left. In the cylinder 58, there is an orifice 64 discovered by the piston 59 as it moves to the right and opens into a pipe 65 communicating with the pipe 62.
When the free pistons perform their compression stroke, the rack 10 moves to the left until, at the end of the compression stroke, the projection 14 is located under the roller 15. It is easily understood that when the recessed part 13 passes under the roller 15, the piston 22 moves to the left. During the first part of this displacement, the oil contained in the chamber 35 enters through the orifice 46 into the chamber 45 and, then, through the orifice 49 into the chamber 36.
When the left end of the piston 22 covers the orifice 46, the right end uncovers the bypass 41 and a further displacement of the piston 22 delivers the oil through the check valve 37 into the chamber 24 in pushing the piston 25 and the right rod 26 to the right, the oil coming from the chamber 23 passing through the bypass 41 into the chamber 36. This causes the right rod 26 to approach the elbow lever 27. This during, the arrangement is such that a single descent of the roller in the recessed part 13 of the cam is not sufficient to actuate the lever 27 and make it open the valve 28.
When the roller 25 climbs on the projection 14, a reverse action occurs, that is to say that the initial displacement forces the oil from the chamber 36, through the orifice 49, into the. chamber 45 and, then, through check valve 47, in chamber 35, until port 46 is open, after which the oil passes through this port instead of passing through the check valve, until port 49 is covered and the bypass 38 is uncovered,
after which the oil is forced through the check valve 40 into the chamber 23 and escapes from the chamber 24 through the bypass 38, which returns the piston 25 to the left.
When the operation. of the machine is normal, that is, when the point. reached by the free pistons at the end of the compression stroke is the normal predetermined internal dead center, the roller reached., on the projecting part 14 of the cam, at point 66, such that the corresponding displacement of the piston 22 towards the right pump twice as much oil in chamber 23 as it did. the displacement of the piston 22 to the left, caused by the fall of the roller. 1:
5 in the recessed part 13, to send some in the. chamber 24. Thus, half of this pumping movement of piston 22 as it moves to the right returns piston 25 to its central position, and the remaining half of this pumping movement brings piston 25 to a position. for which the. rod <B> 2 </B> 6 on the left is close to the elbow lever 31, without however actuating the latter.
When the rack 10 returns to the right, the roller first descends into the recessed portion 13 and the piston 22 moves to the left, and then this roller returns to its initial position by moving the piston 22. to the right, so that the piston 25 performs in the opposite direction the movements made during the displacement of the rack to the left, and is thus returned to its initial central position.
It can be seen that the pumping action takes place only at the ends of the strokes of the udder 22, the beginning and the middle part of each stroke not affecting the position of the piston 25. Consequently, the pumping stroke at one end can be repeated without occurring, in the meantime, a pumping stroke at the other end.
It can therefore be seen that, as long as the normal internal dead center, corresponding to point 66 of the projection 14 of the cam, is reached without being exceeded by the free pistons, there is no operation of the valve 28, nor of valve 32. If the normal internal dead center is not reached by free pistons, therefore if point 66 of the cam does not reach under roller 15, there will have been more pumped oil for such a stroke. in chamber 24 than in chamber 23, so that when the roller rises to its initial position, the piston 25 will be to the right of its central position.
As we have seen, this displacement is not large enough for a single too short stroke to cause actuation of the valve 28, but if the condition is repeated, it is sufficient that point 66 lacks very little to reach the desired point under roller 15 on each stroke to have a cumulative effect such that piston 25 moves to the right until valve 28 opens, allowing high pressure air to enter accumulators. This increases the pressure in the accumulators and, consequently, the forces which return the pistons to their internal dead center so as to lengthen the stroke and to return the operation to normal.
Conversely, if the free pistons exceed the normal internal dead center, therefore if the cam moves to the left until beyond the point where point 66 is directly under the roller 15, there is an excess of pumped oil. in room 23 for each race. The maximum displacement of the roller 15 through the protrusion 14 is such that it does not take a single extended stroke for the valve 32 to open, but the cumulative effect of repeated excessive strokes rapidly moves the piston 25. to the left, far enough to open valve 32 and make the accumulators communicate with the atomosphere,
so as to reduce the pressure therein until the free pistons return to their normal position at the end of the compression stroke.
At each stroke of piston 22 to the left, displacement of plunger 52 causes oil to flow through check valve 55 into chamber 53, from where it passes through check valve 56 and. through line 57 in the. chamber 45 due to the return of the plunger 52 to the right. Thus, a small quantity of oil is forced back into the accumulator chamber 45 at each stroke of the engine and this is more than sufficient. to take into account a normal leak.
When the amount of oil contained in the. chamber 45 increases by the amount which is pumped in excess of what is lost, the piston 59 is forced to the right, in antagonism to the action of the spring. 63 until the orifice 64 is uncovered thereby allows excess to escape and return through lines 65 and 62 to the supply pipe 64. The air which may be included in the oil below the supply pipe can be discharged through a valve 67.
The air can be evacuated from the other parts of the device by valves 68.
The variant to which fib. 3, est. provided with a projecting cam pre sented by @la rack 10 and comprising. a ramp 70, located in the same way as the retracted part 13 of the cam of the machine of figs. 1 and 2 and a ramp 71 placed in the same way as the projection 14 of this cam.
For the rest, this variant is identical to the machine of FIGS. 1 and 2, except that the connections are arranged so that the udder 22 is in its left position when the roller 15 runs on the upper united part of the rack 10, this piston coming in the middle position when the roller passes over ramp 70 and the first pumping occurs when the roller passes over ramp 71. During the return movement, the descent of roller 15 over 71 brings piston 22 back to the middle position and the second pumping occurs when the pebble descends on 70.
In this variant, there are only two pumping strokes normally equal to each reciprocation of the free pistons, but the operation is, apart from that, the same as that of the machine of FIGS. 1 and 2. The variant to which FIG. 4 is identical to that of FIG. 3, except that the cam has only one continuous ramp 73, the operation is the same as in the case of FIG. 3. It is clear that the ramp 73 will have to be long enough so that it comes under the roller 15, regardless of the length of the free piston stroke when the machine is running.
The machine of fig. 1 and 2 is an autogenerator of hot gases under pressure with free pisons comprising a central motor cylinder 75 and compressor cylinders 76 and accumulators 83 arranged on either side of the cylinder 75. Each free piston comprises an element motor 79, a compressor element 78 and an accumulator element 77 sliding in the respective cylinders. The compressor cylinders supply the purging and feed air to the engine cylinder 75 which operates in two strokes and provides a pressurized mixture of air and combustion gases.
The fuel injection pump is seen at 80, at 81 the fuel pump and at 82 the high pressure air supply for line 29. A reservoir 84 supplies oil to pump 81. Under certain conditions. , the movement of the piston 25 of the machine of FIGS. 1 and 2 may be too sensitive to stroke characteristics, causing the machine to gallop at idle.
The variant to which FIG. 5 comprises a device for damping the action of the pis ton 25, whereby its displacement is less sensitive to conditions of too large or too small a stroke and the gallop is consequently suppressed. In this variant, the chambers 23 'and 24' and the piston 25 'correspond to the chambers 23 and 24 and to the piston 25 of FIG. 2 and the orifices 39 'and 42' correspond to the orifices 39 and 42 in this figure.
On each of the rods 26 ', on either side of and near the piston 25' there is a smaller piston 85 protruding through the end wall of the respective chambers 23 'and 24' to enter the chambers. chambers 86 and 87, whereby the outward displacement of pistons 85 in these chambers causes displacement of the oil therein. The chamber 87 communicates, through an orifice 88, with a chamber 89, while the chamber 86 opens out through the orifice 90 into a chamber 91. The chambers 89 and 91 are separated by a cylindrical drawer 92, normally held in position. neutral by means of springs 93 located at each end.
The drawer or pis ton 92 has a central groove 94 which, during the displacement of the drawer, ensures the connection between one or the other of the throttling openings 95 and 96 and an exhaust port <B> 97. </B> Ports 95 and. 96- communicate respectively with the chambers 24 'and 23', while the orifice 97 communicates with a passage 98 and a pipe 99 leading to a space in which atmospheric pressure prevails, for example, to the oil tank 84.
Discharge ports 100 and 101 open, respectively, from chambers 89 and 91 into passage 98 and they are. comina.ndés by needles <B> 102. </B> The choke openings 95 and 96 are in the form of slots arranged in the direction of the length of the drawer 9 \ ?, as seen in fig. 6. For the rest, this variant is identical to the machine of FIGS. 1 and 2.
The operation is as follows: Assuming that the piston 25 'is caused to move to the left as a result of a state of excessively long free piston stroke, as explained above, the left piston che 85 passes oil from chamber 87 through port 88 into chamber 89. Due to the restriction of port 100 by needle 102, the volume of chamber 89 temporarily increases by addition of oil. and, consequently, the spool 92 causes the compression of the opposing balancing spring 93 by causing a movement to the right and, consequently, uncovering the orifice 96. There is thus obtained a direct communication of the chamber 23 'by the throttle opening 96 and pipes 97, 98 and 99, until an exhaust at atmospheric pressure.
The continued pumping of the oil by the piston 22 (fig. 2) then produces only a very continuous movement of the piston 25 ', since a relatively large quantity of the oil passes through the orifice 96. The spool 92, due to the balancing action of the springs 93, goes into neutral position when the movement of the piston 25 'ceases. This movement of the spool is permitted by the slow escape of the oil through the orifice 100. A return movement of the piston 25 'is also delayed by an action identical to that described above, except that the device operates in the same way. order in verse. It can be seen that the adjustment of the pressure in the accumulators will not be carried out in spurts, thanks to the damped and regulated displacement of the piston 25 '.
In the variant of the machine of FIGS. 1 and 2 to which FIG. 7, a free piston synchronization crank 110 has a projecting cam 111; a roller 112 bears on this rack and on the cam and is itself carried by a yoke 113 provided with a projecting arm 114. The yoke 113 bears, by means of a pivot arm 115, against the lower end of a sliding rod 116, by lifting this rod against the action of a spring 117, when the roller passes over the cam 111. After a determined lost movement of elevation of the rod 116, the latter comes to bear against the lower end of a rod 118 by causing the rise of a piston 119 placed in a chamber 120, against the tension of a spring 121.
The chamber 120, on the side where the res is located, communicates with a chamber 122 through an orifice 123 and, on the other side of the piston, there is a communication with this chamber 122 through a passage 124 which, through two orifices 125 and 126, communicates with the chamber 122. The orifice 125 is adjusted by a manually adjustable needle 127 and the orifice 126 is controlled by a check valve 128 preventing flow through the orifice 126 from the passage 124 to the chamber 122. The chamber 122 communicates with a source of supply of pressurized oil by a pipe 130 corresponding to the pipe 54 of FIGS. 1 and 2. A rod 121 protrudes from the side of the piston 119 where the spring is located and presents beyond the chamber 120 two slots 132 and 133 spaced in the direction of the length of the rod.
On one side of the rod 131 is a housing 134 having a passage 135 communicating via a pipe 136,, -corresponding to the pipe 30 of FIGS. 1 and 2 with the accumulators 83 of the machine. This passage communicates with a pressurized air supply line 137, through a normally closed needle valve 138, and with a line 139 going to the atmosphere, through a normally closed needle valve 110.
The valves 138 and 140 open by displacement of the respective neck levers 141 and 142 whose arms form. projecting freely into the slots 132 and 133 to provide a lost movement connection with the rod 1.31 when the latter moves. The arm 111 of the. yoke 113 is. connected by an angled lever 143 and a connecting rod 144 to a ton 145 moving in a chamber 146 communicating, by a pipe 147, with the sweeping tank 148 of the machine in which the air is delivered by the compressor elements 78 of the free pistons.
A spring 149 acts on the piston 145 against the pressure prevailing in the chamber 146. This variant operates as follows: When the free pistons are in the immediate vicinity of the ends of their compression courts, the. cam 111 comes to bear against the roller 112 and lifts the rod 116. This rod, when its lost movement has been caught up, presses on the rod 118 and thus lifts the piston 119 which delivers oil from the chamber 120 above from the piston into chamber 122. At the same time, oil enters chamber 120 from the underside of the piston through port 126, controlled by check valve 128. During the return stroke of the rack 110 , the rods 116 and 118 cease to be in contact.
The rod 118 is pushed downwards by the spring 121, but it can return only slowly, as the oil escapes through the set orifice 125. The piston 119 thus has a low back and forth movement. which tends to be centered around a fixed position. If at the end of the compression stroke the free pistons reach their determined normal internal dead centers without exceeding them, the movements of the rod 131 are such that no movement is transmitted to the levers 141 and 142 due to their lost motion connection with the rod. If the pistons stop earlier during their compression strokes, the roller 112 is not raised to the normal height by the cam 111.
During the next stroke, the rod 118 descends towards the rod 116 lower than normal and the elbow lever 141 then opens the valve l38 to allow air under pressure to pass from the line 137 to the line. 135 and, consequently, to the accumulators of the machine. If the free pistons travel too long, the cam 111 advances to the right beyond its normal position, thus causing the roller 112 to lift such that the movement transmitted to the rod 131 actuates the lever 142 opening the valve d. 'evacua tion 140 and letting the air escape from the pas sage 135 and the accumulators into the atmosphere.
When the pressure in the scavenging tank 148 increases, the piston 145 descends into its chamber thereby causing the yoke 13 to move to the left, so that the roller rises higher on the cam 111 on each stroke of the cylinder. compression of the free pistons. It can therefore be seen that the greater the pressure in the bathing tank, the greater the rise of the roller 112 and, consequently, of the piston 119 and of its rod 131, so that the pressure of the accumulators is reduced by exhaust air through passage 135 until the normal stroke of the free pistons is reduced in accordance with the increase in purging pressure.
This arrangement, according to which the position of the cam roller is modified according to the pressure in the tank of the wash, could be applied in the same way to the roller 15 of the machine of FIGS. 1 and 2.