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"Perfectionnements aux machines motrices"
La présente invention a trait aux machines motrices comprenant un moteur à piston ou à turbine, actionné par la détente d'un fluide et commandant un compresseur d'air; l'air issu du compresseur passe par une ou plusieurs soupapesde
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retenue dans une chambre de combustion dans laquelle est in- jectée de l'essence ou tout autre combustible. La combustion ou l'explosion de ce combustible an mélange avec de l'air com rimé et de la vapeur d'eau ou del'eau, constitue un fluide fortement comprise, pouvant actionner le moteur à mouvement alter- natif ou la turbine.
Coniormément à l'invention, la chambre de combustion est constituée par un cylindre de dimensions intérieures appro- priées, ce cylindre est de préférence pourvu d'une double enve- loppe et il y est raccorda un injecteur de combustible de tout modèle convenable, l'injection de combustible y est réglée par tout moyen approprie.
La chambre de combustion est également pourvue d'une alimentation d'eau et cette eau passe dans un ser- pentin de forme convenable, disposé à l'intérieur de la chambre de combustion et qui débite sur un injecteur convenable, diri- geant un courant de vapeur dans la chambre de combustion; les ajutages de combustible et de vapeur sont disposés de préférence de manière à ce que les deux fluides soient dirigés l'un à la rencontre de l'autre.
En un ou plusieurs points convenables, la chanbre de combustion est raccordée au compresseur et une ou plusieurs sou- papes, automatiques ou autres, sont disposées sur les conduites de raccordement pour que l'air soit amené à la chambre de com- bastion à une pression déterminée; en outre le ou les injecteurs d'air comprime soit disposés au voisinage de l'injecteur de com- bustible et dans une position relative telle que, sous un réglage correct de l'injection, le combustible s'enflamme spontanément au contact de l'air arrivai sous une forte pression.
La chambre de combustion est aussi raccordée à un mo- teur à piston, à un ou plusieurs cylindres, ou à une turbine à un ou plusieurs étages, et des organes régulateurs du débit sont ins- tallées sur la conduite de raccordement, et le moteur ou turbine comporte les soupapes commandées d'admission et d'échappement
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nécessaires.
L'invention est représentée à titre d'exemple aux des- sins annexés dans lesquels :
Figure 1 est une coupe longitudinale d'une machine mo- trice conforme à l'invention, la partie de droite étant une coupe par l'axe de l'admission au moteur, la partie de gauche une coupe par l'échappement du compresseur et 1a partie médiane unecoupe par l'axe des cylindres.
Figure 2. est une vue latérale en coupe partielle par l'axe d'un cylindre du moteur,
Figure 3 est une vue analogue à figure 2, d'un cylindre 'de compresseur,
Figure 4 est une coupe de 1a chambre Je combustion,
Figure 5 est une coupe d'une autre forme d'exécution de l'invention,
Figure 6 est une coupe partielle de la partie supé- rieure de figure 5,
Figure 7 est une vue en élévation avec coupe partielle de la partie supérieure de la machine représentée aux figures 5 et 6, coupe passant par la chambre de combustion.
La forme de réalisation de l'invention représentée aux figures 1 à 4 est un groupe multicylindrigue d'ans lequel les cylindres, le carter l'arbre manivelle, les bielles, les pistons et l'appareil distributeur sont semblables à leurs homologues des moteurs habituels, squf en ce qui concerne le calage des manivelles
Les cylindres 8 et 9, avec leurs pistons et leurs mani- velles, sont disposés pour fonctionner comme compresseurs, tandis que les autres cylindres 10 et 11 avec leur mécanisme de piston- manivelle, fonctionnent comme moteur à mouvement alternatif.
Dans l'exemple représenté, la machine comporte, quatre cylindres, deux situés d'un coté, fonctionnant comme compresseurs et deux autres, situés de l'autre côté, fonctionnant comme moteurs
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La manivelle de l'un des cylindres compresseurs est calée à 180 en once sur la nanivelle de l'autre compresseur ; le même dé- calage est observé pour les manivelles des cylindres moteurs tandis que les manivelles des cylindres compresseurs sont calées à 90 en avance des manivelles des cylindres moteurs.
A leur partie supérieure, les quatre cylindres sont pourvus de soupapes qui, comme représenté en figures 2 et 3, sont commandées par des leviers ou culbuteurs dont le fonctionnement est convenablement réglé par un arbre à came (non représenté aux figures 1 à 4). Sur les cylindres compresseurs (figures 1 et 3), ces soupapes 12 sont ouvertes lors de la course d'aspiration des pistons et autorisent l'entrée d'air atmosphérique, tandis que des ressorts de rappel 13 en déterminent la fermeture lors de la course de compression; sur les cylindres moteurs par contre, figures 1 et , les soupapes 14, actionnées de même manière, commandent l'échappement du fluide détendu..
Les cylindres moteurs 10, 11 sont équipés de soupapes d'admission commandées 15, que le ou les arbres à cames action- Dontpar tout mécanisme convenable, et quis'ouvrent lors de 1a course d'admission des pistons moteurs. Les cylindres de com- pression 8,9, ou les canalisations qui y sont raccordées sont équipés de soupapes automatiques 16 qui s'ouvrent lors de la course de compression, dès que le degré de compression conve- nable a été atteint, pour laisser passer l'air comprimé des cy- lindres compresseurs dans la bombe de combustion, décrite ci- après et désignée aux figures 2 et 3 par la référence 17.
Ce cylindre de combustion 17 est de préférence de iorme allongée et pourvu d'une double enveloppe; il contient le serpentin d'eau, qui peutêtre conformé de toute manière ap- propriée et qui, en ligure 4 est représenté sous la forme d'un tube 18 enroulé en hélice; l'injecteur de combustible 19 est disposé au centre de l'un des fonds du cylindre, et l'injecteur
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20 de vapeur, est placé sur le même axe mais dans l'autre fond ; les choses sont ainsi disposées que le serpentin d'eau 18 entoure, dans l'intérieur du cylindre 17, l'espace dans lequel se fait la combustion.
Le cylindre de combustion 17 peut être disposé de ma- nière quelconque et dans l'exemple représenté et décrit, elle est venue avec sa double enveloppe d'une seule pièce de fonderie avec la culasse du moteur.
Une garniture de forme et de montage convenables est intercalée entre le bloc de culasse et ce dernier ainsi que la culasse sont montés de manière à menager des passages 21 pour l'air comprimé entre les cylindres compresseurs 8,9 et la chambre de compression 17, et pour le fluide moteur entre la chambre de compression 17 et les cylindres moteurs 10, 11. Dans certains cas, la chambre de compression peut être garnie intérieurement d'un revêtement convenable.
L'ouverture pour le passade 22 de l'air comprimé dans la chambre de combustion 17 est située dans la base de cette chambre et vers une de ses extrémités, et l'ouverture 23 du passage de la dite chambre aux cylindres moteurs, vers son autre ext ré mi t é .
Au centre du fond de la chambre de combustion voisin de l'entrée d'air comprimé se trouve l'injecteur 19 d'essence ou autre combustible liquide, 3t dans ce même fond débouche une conduited'arrivée d'eau 4; cette eau passe fans le serpentin 18 gui occupe toute la longueur de la chambre cylindrique et communique à l'autre bout avec l'injecteur 20 qui sert à envoyer la vapeur formée dans le serpentin à la rencontre du combustible injecté par l'autre bout.
Quand le groupe fonctionne, le jet de combustible li- guide, arrivant à une extrémité de la chambre de combustion, brûle dans l'espace embrassé par le serpentin 18 et chau ffe
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l'eau contenue dens lc dit serpentin pour former un appoint de vapeur qui peut être surchauffée, et cette vapeur, comme il a été dit, ressort par l'injecteur 20 à l'autre extrémité de la chambre.
L'injecteur de combustible peut être construit de maière à pulvériser le combustible, un complément de pulvéri- sation étant produit par la rencontre de l'essence et de la va- 'Jeu'!. et en déterminent la combustion colleté.
Dans la forme d'exécution représentée -aux figures 5, 6 et 7, le serpentin est formé par une rainure hélicoïdale 24, pratiquée sur la surface externe d'un corps cylindrique creux 25, qui est exactement ajusté dans le cylindre 26, à double enveloppe comme représenté en figure 7.
La mise en place du cylindre 25 peut se faire de toute manière convenable, les surfaces jointives étant rodées ou rec- tifiées et l'ajustage des parties étant au besoin exécuté au moyen de la chaleur. Les choses sont ainsi disposées que, quand le cylindre 25 est en place, l'entrée d'eau 27 communique avec la rainure de même que la sortie 27a. De cette manière, l'eau arrivant par l'entrée 27 circulaire dans le serpentin constitua par la rainure tout autour de la surface du cylindre 25 pour aboutir à 1a sortie 27a d'où. elle passe à l'injecteur 20.
Pour le reste, la construction est en substance semblable à celle représontée an figuro 4, 19 est l'injecteur de combustible; mais ici cependant, l'entrée 22 d'air comprimé venant du cy- lindre est située tout autour de l'injecteur 19, de manière à exercer un effet d'aspiration sur le combustible et assurer sa pulvérisation.
Un autre complément est représenté dans la partie de droite de la figure 7 : 28 est une soupape d'admission com- mandée par la manette 29 et qui commande l'arriver du fluide expansible gui vient du cylindre de combustion dans la partie
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& motrice de l'appareil.
Les figures 5 et 6 représentent lesdispositions gé- nérales des soupapes commandées par un arbre à cames comman 30 actionné par le moteur; cet arbre commande les culbuteurs 31 et 32 qui, à leur tour, agissent sur les souppes decy- lindres du compresseur ou du moteur.
L'arbre à cames 30 commande en outre la pompe ali- mentaire par un levier 32 pivoté en 34 au bras 34 d'un autre levier articulé sur un axe 35 et dont l'autre bras 36 est com- mandé par une tringle 37. Cette tringle 37 est, pour sa part, reliée à un organe de manoeuvre gui pernot de régler an posi- tion. 38 est le piston d'une pompe alimentaire, travaillant dans un cylindre 39 formé par une douille vissée dans une boite 40. Cette boîte comporte une chambre annulaire 41 avec laquelle communique l'arrivée 42 du combustible.
A sa partie supérieure, le cylindre SI/ présente un siège sur lequel est logée une soupape annulaire 43 maintenue appliquée contre le cylindre par un léger ressort 44.45 est le raccord .le sortie de la pompe et 46 la soupape de refoulement, commandée par un ressort 47, des lumières 48 étant ménagées dans la soupape 46 pour le passage du combustible.
Lors du fonctionnement, les oscillations du levier 32 qui lui sont imparties par l'arbre à canes 39 déterminent le mouvement de va et vient du piston 38 rappelé par un ressort 49. Lors de la course d'aspiration, la soupape 43 est soulevéede son siège et laisse passer du combustible de la chambre annulaire au cylindre de pompe 39. Loirs de la course de refoulement, 1a soupape 43 est repoussée sur son siège et la soupape 46 soulevée, en comprimant son ressort. Cela permet au combustible d e passer la soupape 46 et d'arriver, par les lumières 48, au tuyau de dis- tribution 45, lequel est raccordé à l'injecteur de combustible 19.
La course du piston 38 et par conséquent la quant ité
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de combustible injectée à chaque course peut être modifiée par le réglage et 1a position de la tringle 37 et par conséquent du levier pivoté en 35,par suite du fait que le décalage du point d'articulation 33 du levier 32 par rapport à l'arbre à cames 30 fera varier la course !le l'extrémité libre du levier 32 et par suite celle du piston 38.
C'est de cette manière que se règle 1a quantité de combustible débitée par la pompe.
Toute forme de réalisation de l'invention tolère le montage, sur le cylindre de combustion d'une bougie d'allumage raccordée à un magnéto convenablement accordée; ce système d'allumage peut au besoin être utilisé pour le démarrage, mais on peut prévoir un dispositif de suppression de l'allumage par bougie dès que l'appareil a pris son régime normal, par suite du fait que la compression seule suffit pour déterminer l'al- lamage de l'essence ou autre combustible.
On conçoit que dans le cylindre ,le combustion se forme un mélange à haute pression et de température élevée, compose principalement de vapeur à haute pression, mélange qui, introduit les cylindres du moteur par la conduite d'admis- sion commandée par soupapes, détermine la marche de la machine,
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fournit la puissance nécessaire à 1 ',,::ctio:l'1o:n:3nt des compres- seurs et celle nécessaire à tout récepteur qu'on veut faire marcher.
Le mode de fonctionnement le plus favorable consiste
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à fournir par une =>on.3, unj ;.a!:iûw coûtante d'eau, et de faire varier l'alimentation en'combustible, sous l'effet de la pression de la pompe ou autrement, bien que dans certains
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cas, l' jli1J'''Lti on 0:1 1911b"astî oie puisse être aussi constante.
Les pcmpes alimentaires d'eau et d'essence peuvent être actionnées par l'arbre principal ou par un autre arbre et réglées à la demande.
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Il est bien entendu que le cylindre de combustion dé- crit ci-dessus en combinaison avec un moteur à mouvement al- ternatif peut envoyer le mélange comprimé et chauffé dans une turbine à un ou plusieurs otages, la turbine, à snn tour action- nant tout compresseur propre à fournir de l'air comprimé au cylindre de combustion, en même temps qu'elle entraîne tout autre échine.
On peut même concevoir une installation complexe comprenant un moteur à mouvement alternatifet une turbireat dans certaines dispositions spéciales, les gaz d'échappement de l'un des moteurs peuvent être utilisés pour alimenter ou contribuer à alimenter l'autre. il est préférable comme il a été dit ci-dessus, d'alimenter le cylindre de combustion par intermittences, le régime de ces intermittences étant de préférence réglé par la rotation de l'arbre manivelle ; d'autre part, le réglage de la soupape est de préférence tel qu'au cours de l'injection toute comaulication soit interceptée entre le cylindre de combustion et les cylindres moteurs.
L'invention n'est pas strictement aux formes et détails de constructions décrits et représentas qui peuvent varier suivant les cas d'espèce.
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"Improvements to prime movers"
The present invention relates to prime movers comprising a piston or turbine engine, actuated by the expansion of a fluid and controlling an air compressor; the air from the compressor passes through one or more
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retained in a combustion chamber into which gasoline or any other fuel is injected. The combustion or explosion of this fuel mixed with compressed air and water vapor or water, constitutes a fluid, widely understood, which can drive the reciprocating motor or the turbine.
According to the invention, the combustion chamber consists of a cylinder of suitable internal dimensions, this cylinder is preferably provided with a double casing and there is connected a fuel injector of any suitable model, the fuel injection is regulated there by any suitable means.
The combustion chamber is also provided with a water supply and this water passes through a suitably shaped coil disposed inside the combustion chamber and which discharges to a suitable injector directing a current. steam in the combustion chamber; the fuel and steam nozzles are preferably arranged so that the two fluids are directed against each other.
At one or more suitable points, the combustion chamber is connected to the compressor and one or more valves, automatic or otherwise, are arranged on the connecting ducts so that the air is brought to the combustion chamber at a minimum. determined pressure; furthermore, the compressed air injector (s) is (are) arranged in the vicinity of the fuel injector and in a relative position such that, under a correct adjustment of the injection, the fuel spontaneously ignites on contact with the fuel. air came under strong pressure.
The combustion chamber is also connected to a piston engine, to one or more cylinders, or to a turbine with one or more stages, and flow regulating members are installed on the connecting pipe, and the engine or turbine has controlled intake and exhaust valves
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required.
The invention is shown by way of example in the accompanying drawings in which:
Figure 1 is a longitudinal section of a motor machine according to the invention, the right part being a section through the axis of the inlet to the engine, the left part a section through the exhaust of the compressor and 1a median part unecut by the axis of the cylinders.
Figure 2 is a side view in partial section through the axis of an engine cylinder,
Figure 3 is a view similar to Figure 2, of a compressor cylinder,
Figure 4 is a sectional view of the combustion chamber,
Figure 5 is a sectional view of another embodiment of the invention,
Figure 6 is a partial section of the upper part of Figure 5,
Figure 7 is an elevational view with partial section of the upper part of the machine shown in Figures 5 and 6, section passing through the combustion chamber.
The embodiment of the invention shown in Figures 1 to 4 is a multi-cylinder group in which the cylinders, the crankshaft housing, the connecting rods, the pistons and the distributor apparatus are similar to their counterparts in conventional engines. , squf regarding the setting of the cranks
Cylinders 8 and 9, with their pistons and cranks, are arranged to function as compressors, while the other cylinders 10 and 11 with their piston-crank mechanism, operate as a reciprocating motor.
In the example shown, the machine comprises four cylinders, two located on one side, operating as compressors and two others, located on the other side, operating as motors.
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The crank of one of the compressor cylinders is set at 180 in ounces on the nanivelle of the other compressor; the same shift is observed for the cranks of the engine cylinders, while the cranks of the compressor cylinders are set at 90 in advance of the cranks of the engine cylinders.
At their upper part, the four cylinders are provided with valves which, as shown in Figures 2 and 3, are controlled by levers or rocker arms, the operation of which is suitably regulated by a camshaft (not shown in Figures 1 to 4). On the compressor cylinders (Figures 1 and 3), these valves 12 are open during the suction stroke of the pistons and allow the entry of atmospheric air, while return springs 13 determine the closing during the stroke. compression; on the engine cylinders on the other hand, FIGS. 1 and, the valves 14, actuated in the same way, control the escape of the expanded fluid.
The engine cylinders 10, 11 are equipped with controlled intake valves 15, which the camshaft (s) actuate by any suitable mechanism, and which open during the intake stroke of the engine pistons. The compression cylinders 8,9, or the pipes connected to them, are fitted with automatic valves 16 which open during the compression stroke, as soon as the suitable degree of compression has been reached, to allow passage the compressed air from the compressor cylinders in the combustion bomb, described below and designated in Figures 2 and 3 by the reference 17.
This combustion cylinder 17 is preferably elongated iorme and provided with a double envelope; it contains the water coil, which can be shaped in any suitable manner and which, in Figure 4 is shown in the form of a tube 18 wound in a helix; the fuel injector 19 is arranged in the center of one of the cylinder heads, and the injector
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20 steam, is placed on the same axis but in the other bottom; things are so arranged that the water coil 18 surrounds, in the interior of the cylinder 17, the space in which the combustion takes place.
The combustion cylinder 17 can be arranged in any way and in the example shown and described, it came with its jacket in one piece cast with the cylinder head of the engine.
A suitably shaped and fitting gasket is interposed between the cylinder head block and the latter as well as the cylinder head are mounted so as to provide passages 21 for the compressed air between the compressor cylinders 8, 9 and the compression chamber 17, and for the working fluid between the compression chamber 17 and the driving cylinders 10, 11. In some cases, the compression chamber may be lined internally with a suitable coating.
The opening for the passage 22 of the compressed air in the combustion chamber 17 is located in the base of this chamber and towards one of its ends, and the opening 23 for the passage of the said chamber to the engine cylinders, towards its other ext remit.
At the center of the bottom of the combustion chamber adjacent to the compressed air inlet is the injector 19 of gasoline or other liquid fuel, 3t in this same bottom opens a water inlet duct 4; this water passes fans the coil 18 mistletoe occupies the entire length of the cylindrical chamber and communicates at the other end with the injector 20 which serves to send the vapor formed in the coil to meet the fuel injected by the other end.
When the group is in operation, the jet of fuel li- guide, arriving at one end of the combustion chamber, burns in the space embraced by coil 18 and heats up
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the water contained in said coil to form additional steam which can be superheated, and this steam, as has been said, leaves through the injector 20 at the other end of the chamber.
The fuel injector may be constructed to atomize fuel, additional atomization being produced by the encounter of gasoline and fuel. and determine the collared combustion.
In the embodiment shown -in Figures 5, 6 and 7, the coil is formed by a helical groove 24, made on the outer surface of a hollow cylindrical body 25, which is exactly fitted in the cylinder 26, double envelope as shown in figure 7.
The positioning of the cylinder 25 can be effected in any convenient manner, the contiguous surfaces being lapped or grinded and the adjustment of the parts being carried out if necessary by means of heat. Things are so arranged that when the cylinder 25 is in place, the water inlet 27 communicates with the groove as does the outlet 27a. In this way, the water entering through the circular inlet 27 into the coil formed through the groove all around the surface of the cylinder 25 to terminate at the outlet 27a from where. it goes to injector 20.
For the rest, the construction is in substance similar to that shown in figure 4, 19 is the fuel injector; but here, however, the compressed air inlet 22 coming from the cylinder is situated all around the injector 19, so as to exert a suction effect on the fuel and ensure its atomization.
Another complement is shown in the right part of figure 7: 28 is an intake valve controlled by the handle 29 and which controls the flow of the expandable fluid which comes from the combustion cylinder in the part.
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& motor of the device.
Figures 5 and 6 show the general arrangements of the valves controlled by a camshaft controlled by the engine; this shaft controls the rocker arms 31 and 32 which, in turn, act on the cylinder valves of the compressor or of the engine.
The camshaft 30 further controls the feed pump by a lever 32 pivoted at 34 to the arm 34 of another lever articulated on an axis 35 and the other arm 36 of which is controlled by a rod 37. This rod 37 is, for its part, connected to a maneuvering member guiding the adjustment of its position. 38 is the piston of a food pump, working in a cylinder 39 formed by a sleeve screwed into a box 40. This box has an annular chamber 41 with which the fuel inlet 42 communicates.
At its upper part, the cylinder SI / has a seat on which is housed an annular valve 43 maintained applied against the cylinder by a slight spring 44.45 is the connection. The outlet of the pump and 46 the discharge valve, controlled by a spring 47, slots 48 being formed in valve 46 for the passage of fuel.
During operation, the oscillations of the lever 32 imparted to it by the cane shaft 39 determine the back and forth movement of the piston 38 biased by a spring 49. During the suction stroke, the valve 43 is lifted from its position. sits and allows fuel to pass from the annular chamber to the pump cylinder 39. Drift of the discharge stroke, the valve 43 is pushed back into its seat and the valve 46 lifted, compressing its spring. This allows fuel to pass through valve 46 and to arrive, through ports 48, at delivery pipe 45, which is connected to fuel injector 19.
The stroke of the piston 38 and consequently the quantity
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of fuel injected at each stroke can be changed by the adjustment and the position of the rod 37 and therefore of the lever pivoted at 35, due to the fact that the offset of the pivot point 33 of the lever 32 relative to the shaft cam 30 will vary the stroke! the free end of lever 32 and consequently that of piston 38.
This is how the quantity of fuel delivered by the pump is regulated.
Any embodiment of the invention tolerates the mounting, on the combustion cylinder, of an ignition plug connected to a suitably tuned magneto; this ignition system can be used for starting if necessary, but it is possible to provide a device for suppressing the ignition by spark plug as soon as the device has taken its normal speed, owing to the fact that compression alone is sufficient to determine the ignition of gasoline or other fuel.
It is conceivable that in the cylinder, combustion forms a mixture at high pressure and high temperature, consisting mainly of high pressure steam, a mixture which, introduced into the cylinders of the engine through the valve-controlled intake line, determines the running of the machine,
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supplies the power necessary for the 1 ',, :: ctio: lo: n: 3nt of the compressors and that necessary for any receiver you want to operate.
The most favorable mode of operation is
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to be supplied by a => on.3, unj; .a!: iûw cost of water, and to vary the fuel supply, under the effect of pump pressure or otherwise, although in some
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case, the jli1J '' 'Lti on 0: 1 1911b "astî oie may also be constant.
The fuel and water feedpicks can be operated by the main shaft or by another shaft and adjusted as required.
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It is understood that the combustion cylinder described above in combination with a reciprocating motor can send the compressed and heated mixture in a turbine with one or more hostages, the turbine, with an actuating turn. any compressor capable of supplying compressed air to the combustion cylinder, at the same time as it drives any other backbone.
One can even conceive of a complex installation comprising a reciprocating motor and a turbireat in some special arrangements, the exhaust gases from one of the motors can be used to feed or help feed the other. it is preferable, as has been said above, to supply the combustion cylinder intermittently, the speed of these intermittences being preferably adjusted by the rotation of the crank shaft; on the other hand, the adjustment of the valve is preferably such that during the injection any comaulication is intercepted between the combustion cylinder and the engine cylinders.
The invention is not strictly in the forms and details of constructions described and represented which may vary depending on the particular case.