Dispositif pour faire démarrer les machines d'un groupe comprenant au moins deux machines à au moins un piston libre L'invention, qui est due à M.
Robert Huber, est relative à un dispositif pour faire démarrer les machines d'un groupe comprenant au moins deux machines à au moins un piston libre et comprenant pour chaque machine une capacité servant à accumuler du gaz sous pression pour le démarrage et communiquant par un passage commandé par une soupape de démarrage avec un espace de volume variable de la machine, des moyens étant disposés pour permettre de faire échapper du gaz sous pression d'un espace où sa pression agit sur la soupape de démar rage dans le sens de la fermeture de cette der nière, de façon à provoquer l'ouverture de cette soupape.
Le but de l'invention est d'obtenir le dé marrage des machines avec un décalage déter miné.
Le dispositif, selon l'invention, est caracté risé par le fait que l'actionnement d'un seul organe de commande provoque, simultanément pour les soupapes de démarrage des machines, l'échappement du gaz sous pression agissant sur ces soupapes dans le sens de leur fermeture, et par des moyens pour rendre différents les inter valles de temps s'écoulant entre l'actionnement de l'organe de commande commun et l'ouver ture de l'une et de l'autre soupape de démar rage. Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif selon l'in vention.
La fig. 1 montre schématiquement un groupe comportant deux machines à piston libre et muni d'une première forme d7exécu- tion du dispositif selon l'invention.
La fig. 2 montre la deuxième forme d'exé cution.
Le groupe représenté par la fig. 1 comporte deux autogénérateurs <I>A</I> et<I>B</I> à piston libre, et alimente en gaz moteurs une turbine 22.
Chacun des autogénérateurs <I>A</I> et<I>B</I> com porte un cylindre-moteur 1 fonctionnant selon le cycle Diesel à deux temps, pourvu d'un in jecteur de combustible 2 et dans lequel tra vaille l'élément-moteur 3 d'un piston libre. Le cylindre-moteur 1 présente une ouverture d'ad mission 4 et une ouverture d'échappement 5, commandées par ledit élément-moteur 3. Le piston libre comprend un élément compresseur 6 travaillant dans un cylindre compresseur 7 muni de soupapes d'admission 8 et de refou lement 9.
Le cylindre moteur est entouré par un carter 10 qui sert à recevoir l'air comprimé par la face intérieure de l'élément compresseur 6 et qui communique avec l'intérieur du cylin dre moteur 1 par l'ouverture 4, lorsque l'élé- ment-moteur 3 se trouve dans une position voisine de sa position de point mort extérieur.
La course de retour du piston libre 3-6 au cours de laquelle l'air se trouvant dans la par tie intérieure du cylindre compresseur 7 est comprimé et refoulé dans le carter 10, est assu rée par un matelas d'air contenu dans l'espace compris entre la surface extérieure de l'élé ment compresseur 6 et le fond 7a du cylindre compresseur 7.
Le fond 7a de chacun des cylindres com presseurs 7 présente une ouverture 11 qui est commandée par une soupape 12. Une capacité 13, montée sur la face extérieure du fond 7a du cylindre compresseur 7 communique avec l'espace contenant le matelas d'air du cylindre 7 par l'ouverture 11 commandée par la sou pape 12. Un cylindre 14 dans lequel peut se déplacer un piston 15 solidaire de la soupape 12 est formé à l'extrémité extérieure de la ca pacité 13. Un ressort 16 exerce sur la soupape 12 une force dirigée vers l'intérieur, c'est-à- dire vers le cylindre 7, et tend à maintenir cette soupape 12 dans sa position fermée.
Un canal 17 du piston 15 fait communiquer entre eux les deux espaces situés de part et d'autre du piston 15 et est muni d'une soupape de non- retour 18 s'ouvrant vers l'intérieur de la capa cité 13.
Pour assurer le démarrage, il suffit de rem plir la capacité 13 d'air de démarrage ayant une pression suffisamment élevée et d'assurer ensuite rapidement l'ouverture de la soupape de démarrage 12 pour que la masse d'air em prisonnée dans la capacité 13 rentre rapide ment dans l'espace entre la face extérieure de l'élément compresseur 6 du piston libre et le fond 7a du cylindre compresseur, cet air de démarrage assurant ainsi le lancement du pis ton libre 3-6 à partir de sa position de démar rage représentée par la fig. 1, vers son point mort intérieur.
Dans le fond de chaque cylindre 14 s'ouvre un conduit d'air 19. Un robinet commun 24 permet de faire communiquer simultanément les conduits 19 soit avec l'atmosphère, par un conduit 24a, soit avec une bouteille d'air com primé 28. Lorsque la manette 27 du robinet 24 se trouve dans la position représentée en pointillé, l'air comprimé de la bouteille 28 arrive par les conduits 19 et remplit la totalité des capacités 13 en passant par les canaux 17. Les soupapes 12, dont chacune a une surface moindre que celle du piston correspondant 15, sont maintenues fermées par la pression d'air dans les capacités 13 et par les ressorts 16. Pour faire démarrer les machines, les pistons libres étant dans la position de démarrage, qui est celle représentée, on amène la manette 27 dans la position représentée en traits pleins.
Le robinet 24 fait alors communiquer les con duits 19 avec l'atmosphère. L'air dont la pres sion agit sur les faces extérieures des pistons 15 peut alors s'échapper et la pression régnant dans les capacités 13 provoque l'ouverture des soupapes 12 à l'encontre de l'action des res sorts 16 et de la pression agissant sur ces sou papes. L'air sous pression contenu dans les capacités 13 pénètre alors dans les cylindres 7 et lance les pistons libres. Un conduit de com munication 20 relie entre eux les deux carters 10 des deux autogénérateurs <I>A</I> et<I>B</I> et les ouvertures d'échappement 5 des deux cylindres- moteurs 1 communiquent avec un conduit d'échappement commun 21 menant à la tur bine 22.
Les pistons libres des deux autogéné- rateurs <I>A</I> et<I>B</I> travaillent avec un décalage égal à environ un demi-battement.
Dé cette façon, on peut diminuer les di mensions du carter 10 faisant partie de chacun de ces autogénérateurs et on régularise le débit des gaz moteurs.
Un dispositif 23 sert à maintenir ledit dé calage entre les deux autogénérateurs <I>A</I> et<I>B,</I> en marche normale. Dans le conduit 19 reliant le robinet 24 à la capacité de démarrage 13 de l'autogénérateur B est intercalée une soupape de non-retour 25 s'ouvrant vers la capacité 13 et qui s'oppose à l'échappement de l'air agis sant sur la surface extérieure du piston 15 commandant la soupape 12 de cet autogénéra- teur. Cette soupape 25 est court-circuitée par une conduite de by-pass 26 de section réduite.
Ainsi lorsque, lors du démarrage, on fait com muniquer les conduits 19 avec l'atmosphère par le robinet 24, l'air contenu dans le cylindre 14 de l'autogénérateur B devant s'écouler uni quement à travers le conduit de section réduite 26, s'échappe plus lentement que l'air du cy lindre 14 de l'autogénérateur A de sorte que, les cylindres 14 ayant même volume, l'ouver ture de la soupape 12 du générateur A a lieu avant l'ouverture de la soupape 12 du géné rateur B. L'agencement est calculé de manière que cette différence des ouvertures soit à peu près égale à la durée d'un demi-battement des pistons libres des deux machines qui ont toutes les deux la même durée de battement.
De cette façon, on fait démarrer, par la simple ma noeuvre de l'unique robinet 24, d'abord le gé nérateur A et, ensuite, avec un intervalle égal à un demi-battement, le générateur B, de sorte que les mouvements de ces deux générateurs subissent, dès le début, le déphasage voulu.
Le dispositif de démarrage représenté par la fig. 2 est celui d'un groupe comprenant deux autogénérateurs à piston libre analogues à ceux de la fig. 1, disposés l'un dans le prolonge ment de l'autre et dont les carters d'air d'ali mentation 10 communiquent par une conduite. Dans cette figure, on n'a représenté que les extrémités d'espaces communiquant avec les matelas d'air de renvoi de ces deux autogéné- rateurs. Les fonds de ces espaces sont pourvus d'ouvertures commandées par les soupapes de démarrage 12 analogues aux soupapes de dé marrage de l'installation de la fig. 1.
Lorsque le robinet 24 a la position représentée par la fig. 2, l'air sous pression provenant de la bou teille 28 parvient, d'une part, par des soupapes de retenue 29 dans les capacités d'air de dé marrage 13 de même volume ménagées dans un carter en une seule pièce et, d'autre part, par des soupapes de retenue 30, dans des cy lindres 14 de même volume dans lesquels cou lissent les pistons 15 dont chacun est solidaire de l'une des soupapes de démarrage 12. Sur les faces en regard des pistons 15 la pression régnant dans les cylindres 14 agit dans le sens de la fermeture des soupapes 12, et sur les autres faces agit la pression des capacités 13. Un ressort de rappel 16 agit sur chaque piston dans le sens de fermeture de la soupape, dont la surface est plus petite que celle du piston correspondant.
L'échappement de l'air se trou vant dans les cylindres 14, échappement qui, par la réduction de la pression agissant sur les faces en regard des pistons 15, provoque l'ou verture des soupapes de démarrage 12, de la façon décrite précédemment, est commandé simultanément par l'ouverture d'une soupape d'échappement 31 qui, elle, est maintenue dans la position fermée aussi longtemps que le robi net 24 a la position représentée par la fig. 2, position pour laquelle la pression de l'air de démarrage agit sur la surface extérieure d'un piston 32 solidaire de ladite soupape 31.
Si, par contre, le robinet 24 est tourné de 90 , de sorte que la conduite 33 qui a amené l'air de démarrage aux capacités 13 et aux cylindres 14, se trouve reliée à l'atmosphère par le con duit 34, la soupape 31 s'ouvre sous l'influence de la pression de l'air qui se trouve emprisonné dans les cylindres 14 et qui agit à travers les canaux 35n et 35b sur la surface inférieure du piston 32 qui est solidaire de la soupape 31. Etant donné que la section du canal 35a est plus grande que celle du canal 35b, l'air se trouvant dans le cylindre 14 muni du canal 35a, s'échappe plus vite à travers la soupape 31 que l'air se trouvant dans le cylindre 14 muni du canal 35b.
Par conséquent, les pres sions régnant dans les capacités 13 étant égales, la soupape de démarrage 12 de l'auto- générateur qui est supposé se trouver à gauche de la fig. 2 s'ouvre avant la soupape de démar rage 12 de l'autogénérateur supposé se trouver à droite de la fig. 2, les sections des ouvertures 35a et 35b étant choisies de façon à donner à ce décalage une valeur égale à la durée d'un demi-battement des équipages libres.
Dans une variante du dispositif représenté à la fig. 2, les canaux 35a et 35b pourraient avoir la même section, les ressorts 16 agissant sur les pistons 15 alors choisis de façon qu'ils exercent des forces différentes sur ces pistons. Dès lors, bien que les masses d'air s'échap pent avec la même vitesse des cylindres 14 de même volume après l'ouverture de la sou pape 31, la soupape de démarrage 12 chargée par le ressort le plus faible, s'ouvrira avant l'autre. Dans une autre variante du dispositif re présenté à la fig. 2, les volumes des cylindres 14 pourraient être différents, les sections des canaux 35a et 35b étant égales et les ressorts 16 étant tels qu'ils exercent des forces de rap pel égales sur les pistons 15.
Par conséquent, après l'ouverture de la soupape 31 la diminu tion de pression nécessaire pour amener l'ou verture des soupapes 12 aura lieu plus rapide ment dans le cylindre 14 de moindre volume que dans l'autre. La soupape 12 correspondant au cylindre de moindre volume s'ouvrira donc avant l'autre.
Dans d'autres variantes on pourrait obtenir le décalage des soupapes 12 par un agence ment tel que les vitesses d'échappement de l'air par les canaux 35a et 35b ainsi que les masses d'air contenues dans les cylindres 14 soient différentes.
Les dispositifs de démarrage décrits et re présentés servent à faire démarrer des auto- générateurs dont les carters d'air d'alimentation et de balayage communiquent l'un avec l'autre. Dans ce cas, il est avantageux de charger la capacité 13 correspondant à la machine qui démarre en second, à une pression légèrement plus élevée, pour tenir compte de la surpression qui s'établit dans le carter de la première ma chine pendant la première course du piston libre de celle-ci.
A cet effet, on peut donner aux ressorts (tels que les ressorts 29a de la fig. 2) qui chargent les soupapes 17 ou 29 commandant les canaux par lesquels sont char gées les capacités 13, des forces légèrement différentes, le ressort chargeant la soupape 17 ou 29 correspondant à la machine qui démarre la première, étant un peu plus fort et produi sant, par conséquent, une chute de pression un peu plus élevée entre la bouteille 28 et la capa cité 13 correspondant à cette première ma chine, que le ressort chargeant la soupape 17 ou 29 correspondant à la machine qui démarre en second.
Dans une forme d'exécution du dispositif servant à faire démarrer les machines d'un groupe comprenant trois ou quatre machines, on choisira l'agencement de façon que le dé calage entre les ouvertures successives des soupapes de démarrage soit égal à environ un tiers et à environ un quart d'un battement des pistons libres de ces machines.
Il va de soi que le dispositif selon l'inven tion pourrait aussi être agencé de façon à constituer un dispositif pour faire démarrer les machines d'un groupe de machines à pistons libres opposés.