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BREVET D'INVENTION. "Perfectionnements apportés aux machines à pistons libres , notamment aux générateurs de gaz oomprimé à double effet".
L'invention est relative aux machines à pistons libres et notamment aux générateurs de gaz comprimé à pistons libres, c'est-à-dire aux machines pour lesquelles l'énergie mise en jeu dans l'élément moteur sert à oomprimer et à refou ler, à une pression susceptible de varier, une masse d'air uti- lisée en partie au moins pour le balayage et l'alimentation du susdit élément moteur, la susdite énergie étant finalement re- cueillie sous forme de ohaleur et de pression dans les gaz d'échappement que l'on envoie se détendre dans une machine u- tilisatrioe telle, par exemple, qu'une turbine ;
et elle concer- ne plus particulièrement, parce que o'est dans leur cas que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt,mais non exclusivement,parmi ces machines, celles oomportant au moins.un élément compresseur à double effet et que l'on appel- lera, dans ce qui suit, auto-générateur à double effet.
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Elle a pour but, surtout, de rendre telles, les susdi- tes machines, qu'elles répondent mieux que jusqu'à ce jour, aux divers desiderata de la pratique et notamment qu'elles aient un meilleur rendement.
Elle consiste,principalement, en ce qui concerne les auto-générateurs à double effet--et en même temps qu'à assu- rer dans ces machines les travaux de compression dans l'élément moteur et dans les éléments compresseurs travaillant pendant les courses non motrices des équipages mobiles, par l'action combi- née, d'accumulateurs d'énergie pneumatique de principe eonnu, de la détente de l'air comprimé dans les espaces morts des autres éléments compresseurs, et, enfin, de la pression essentiellement variable s'exerçant sur les faces non motrices des pistons moteurs--, d'une part, à alimenter à pression initiale constante les susdits accumulateurs d'énergie, et, d'autre part, à dimensionner de façon telle, les éléments des susdites machines, notamment leurs accumulateurs d'énergie,
leurs éléments moteur et compresseur ainsi que les tiges reliant entre eux lesdits éléments, que la somme des énergies restituées aux susdits équipages mobiles pendant chaque course non motrice soit suffisante, pour les diverses valeurs qu'est susceptible de prendre la pression d'alimentation de l'élément moteur,pour comprimer l'air comburant à une pression finale comprise entre les deux limites qui déterminent la zone de bon fonctionnement thermique de la machine.
Elle consiste, mise à part cette disposition prin- cipale.; en certaines autres dispositions (parmi lesquelles des dispositions constructives relatives d'une façon générale à toutes les machines à pistons libres), qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment, en une deuxième disposition, concernant également les autogénérateurs à double effet et consistant à faire comporter aux machines du genre en question un élément compresseur à double effet disposé d'un certain cote de l'élément moteur et
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au moins deux accumulateurs pneumatiques, avantageusement à pression, initiale constante, conformément à la disposition principale de l'invention, disposée,
de préférence symétri- quement de part et d'autre du susdit élément moteur, ce afin de réduire les efforts transmis, d'un équipage mobile à l'autre, par l'intermédiaire des organes cinématiques de synchronisation, et en une troisième disposition, relative aussi aux autogénérateurs à double effet et consistant, ladite disposi- tion--et en même temps qu'à alimenter sous pression constante, pour les valeurs normales de la pression d'alimentation de l'élé- ment moteur, les accumulateurs pneumatiques à faire comporter aux machines du genre en question--à faire varier,
en fono- tion de ladite pression d'alimentation et seulement pour les va- leurs de cette pression inférieure aux susdites valeurs normales¯l'énergie mise en oeuvre dans les susdits accumula- teurs pneumatiques, ce notamment lors du démarrage et de la montée en pression des susdites maohines.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui pour lequel on l'applique aux auto- générateurs à double effet), ainsi que certains modes de réali- sation, des susdites dispositions, et elle vise plus parti- culièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les machines du genre en question comportant applica- tion de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les engins ou installations fixes ou mobiles, comportant de semblables machines.
Et elle pourra, de toute façon, être bien compri- se à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins oi-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
La fig, 1, de ces dessins, représente, en coupe schématique, un autogénérateur à double effet établi conformé-' ment à l'invention.
La fig. 2 est un diagramme destiné à faciliter la compréhension de l'invention.
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La fig. 3 est une coupe, par un plan axial, d'un autogénérateur à double effet établi conformément à certaines dispositions de l'invention.
La fig.4, enfin, représente partiellement une ooupe du même autogénérateur par un plan perpendiculaire au précédent..
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisa- tion de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant. par exemple, d'établir un autogénérateur devant comporter au moins un élément compresseur travaillant à double effet, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
On peut établir cette machine, dans son ensemble, de toute manière usuelle appropriée, et notamment, comme représenté schématiquement fig. 1, en faisant coagir dans un cylindre moteur 1, deux pistons opposés 2 reliés respectivement par des tiges 3 à des pistons compresseurs 4 coagissant chacun à double effet avec un cylin- dre 5 comportant des organes de distribution tels, par exemple encore, que des clapets d'aspiration 6 et des clapets de refoulement 7 par lesquels l'air comprimé dans les cylindres 5 puisse passer dans un carter 8 entourant le cylindre moteur 1, puis pénétrer dans ledit cylindre par des lumières d'admis- sion 9 découvertes par l'un des pistons 2 au voisinage de son point mort extérieur,
l'échappement des gaz de combustion et de l'excès d'air de balayage se faisant par des lumières d'é- chappement 10 découvertes par l'autre piston 2 . et en prévoyant, pour chaque équipage mobile, un accumu- lateur d'énergie pneumatique,tel, par exemple encore, qu'un piston 11', solidaire dudit équipage, coulissant dans un cylin- dre 11 .
Dans un tel ensemble, le travail total de compression effectué lors du retour de chaque équipage mobile est la @
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somme du travail de compression T1 effectué par la face S1 du piston 2 dans le cylindre 1 et du travail de compression T2 effectué par la face S2 du piston compresseur 4 dans le cylindre 5 .
Or, les énergies motrices intervant lors de la course de retour du susdit équipage mobile sont, l'énergie T3 résultant de l'action de la pression d'ali- lentation sur la faoe arrière S3 du susdit piston moteur 2, l'énergie T4 résultant de ia pression exercée sur la face S4 du susdit piston oompresseur 4 par l'air oontenu dans l'espàoe mort extérieur du cylindre 5, et, enfin, l'énergie T 5 fournie par l'accumulateur pneuma- tique correspondant, de section S5.
Conformément à la disposition principale de l'in- vention, on alimente alors à pression constante les susdits accu- mulateurs pneumatiques, par exemple, en faisant découvrir des orifices 11" par les pistons 11' quand ces derniers se trouvent à leur point mort intérieur, et l'on détermine les éléments de la machine,notamment les caractéristiques volumétriques et manométriques de ses accumulateurs ainsi que les dimensions des surfaces S2 à S5 par rapport à la surface S1 laquelle est une donnée déterminée par la puissance que l'on désire obtenir de l'élément moteur, de façon telle que la somme des énergies T 3 ,T 4 ,T 5 soit suf- fisante, pour les diverses valeurs qu'est susceptible de pren- dre la pression d'alimentation du oylindre 1,
pour comprimer l'air comburant à une pression finale comprise entre les deux limites qui déterminent la zone de bon fonotionnement thermi- que de la machine que l'on supposera, dans ce qui suit, fonction- ner suivant le oyole Diesel.
On a représenté, sur le diagramme de la fig. 2 en fonction de la pression d'alimentation du cylindre 1 que l'on suppose varier,entre 1 et 4 kilog par centimètre carré, d'une part, un réseau de courbes, numérotées 30,40,50,60,
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figurant la somme des travaux T 1 et T2 pour des pressions finales dans le cylindre 1 atteignant.respectivement 30,40 50 et 60 kilogs, et, d'autre part, des courbes A,B et 0 représentant respectivement les travaux T3,T3 + T4 et T3 + T4 + T5.
Pour assurer,'conformément à la disposition prin- cipale de l'invention, une marche satisfaisante de la machine pour toutes les pressions d'alimentation comprises entre 1 et 4 kilog., il suffira de s'arranger pour que la courbe C, figu- rant la somme des énergies T3+ T4+ T5, demeure constamment au- dessus de celle des courbes du réseau'T1 + T, par exemple la courbe 30, au-dessous de laquelle la pression de fin de compres- sion serait insuffisante pour assurer l'inflammation du com- bustible.
Et, en outre, étant donné que le rendement opti- mum de la susdite machine est obtenu entre certaines valeurs li- mites de la pression finale de compression, on sarrange de pré- férenoe pour que, aux pressions courantes d'alimentation du cylindre 1(par exemple de 3 à 4 kg./cm2) la pression finale de compression varie seulement entre les susdites valeurs limi- tes. C'est ainsi que, à supposer que la pression de rendement optimum soit 40kg/cm2, on fera en sorte que la courbe 0 ne présente, entre 2 et 4 kg. que de faibles écarts d'ordonnée avec la courbe 40 du réseau (T1 + T2 ).
A cet effet on détermine avantageusement les ca- ractéristiques volumétriques et manométriques des accumula- teurs 11, ainsi que les sections S2, S3 et S4 (dont les valeurs dépendent respectivement des sections des tiges 3 et des pis- tons 11") de façon que les sommes T3 + T4+ T5 d'une part et T1 + T2 d'autre part, aient sensiblement,pour'la pression d'ali- mentation la plus courante (par exemple 3kg/cm2), une même valeur correspondant à la pression finale de compression don- nant un rendement optimum,
A titre d'exemple, pour la machine dont le fonc- tionnement est illustré par le diagramme de la fig.
2, la @
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pression finale de oompression-, est de 39 kg/om2 pour une pression d'alimentation de 3 kg/om2 . ne varie qu'entre 57 kg/om2 pour la marche à pression d'alimentation de 2 kg/cm2 et 38 kg/cm2 pour la marche à pression d'alimentation de 4 kg/om2 , et demeure à peu Près constante entre 3 et 4 kg, qui sont les pressions les plus courantes d'alimentation.
On voit en outre, sur ce diagramme, que pour les valeurs les plus faibles de la pression d'alimentation (par exemple de (1 à 2 kg/om2) la pression finale de compression atteindrait des valeurs élevées qui risqueraient de détério- rer la machine,notamment lors du démarrage et de la montée en pression de cette dernière.
Pour remédier à cet inoonvénient, c'est-à-dire pour obtenir une pression finale de compression satisfaisante pour les valeurs de la pression d'alimentation du cylindre 1 com- prises entre les limites envisagées, on aura avantageusement recours à l'une des dispositions de l'invention selon laquelle on fait varier la pression d'alimentation des acoumulateurs d'énergie 11 en fonction de la pression d'alimentation du oylindre 1 et ce seulementpour les valeurs de ladite pression oomprises entre les susdites limites.On s'arrange en outre de préférence pour que la pression finale de compression soit maintenue à peu près constante lorsque la pression d'alimenta- tion varie dans l'intervalle considéré (1 à 2 kg/om2) pour lequel la courbe représentative de la somme T3 + T4 + T5 de- vient alors la courbe C'.
A cet effet, on pourra, par exemple et comme déjà indiqué dans le brevet Franoe n 767.320, faire communiquer à chaque impulsion les accumulateurs pneumatiques 11 avec le refoulement de la machine, soit directement, soit indirecte- ment,par exemple par l'intermédiaire d'un détendeur régla- ble en fonction de la pression d'alimentation du cylindre 1
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Bien entendu, pour les pressions d'alimentation supérieure à 2kg/cm2, les susdits accumulateurs d'énergie dont la pression initiale devra, conformément à la disposi- tion principale de l'invention être maintenue constante,pourront être mis en communication à chaque impulsion, par l'intermé- diaire d'organes de distribution appropriée, avec une enceinte à pression constante.
Pour rendre plus aisée la compréhension de l'inven- tion, on a considéré, dans ce qui précède, les variations de travaux T1 à T5 en fonction seulement de la pression d'alimen- tation du cylindre 1, à l'exclusion des variations de longueur de course qui entraîne cependant, pour chaque valeur de la sus- dite pression d'alimentation, des variations des susdits tra- vaux.
Mais on voit sur le diagramme de la fig, 2 que l'élément dominant de l'énergie de retour est fourni par l'accu- mulateur d'énergie 11, tandis que la plus grande partie du travail résistant est absorbé par la compression de l'air par la face S2. Une diminution de la longueur de la course, c'est à-dire un déplacement du point mort extérieur vers l'intérieur entraîne à la fois une diminution du travail moteur fourni par l'accumulateur d'énergie et une diminution du travail ré- sistant dû à la face S2.
Ces variations sont du marne ordre et l'on conçoit que l'on pourra toujours s'arranger, en dimension- nant convenablement les éléments variables envisagés et notam- ment les acoumulateurs d'énergie 11, pour que, entre les li- mites pratiques envisagées pour la pression d'alimentation, la pression finale de compression soit peu sensible aux varia- tions de course des équipages mobiles.
Bien entendu, les dispositions de l'invention qui viennent d'être explicités à propos d'un autogénérateur à double effet comportant deux éléments compresseurs symétriques, s'appliqueraient de la même façon à d'autres types de généra- teurs à double effet et notamment à une machine de ce genre
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établie oonformément à une disposition de l'invention dif- férente des précédentes et dont il va être plus explicitement parlé ci-après dans ce qui suit.
Selon cette disposition, on fait comporter aux ma- ohines du genre en question un élément compresseur à double effet disposé d'un certain côté de l'élément moteur et au moins deux accumulateurs pneumatiques, à pression initiale constante, disposés) de préférence symétriquement, de part et dtautre du susdit élément moteur.
On conçoit que, pour une machine ainsi établie, les efforts transmis d'un équipage mobile à l'autre par les organes de synchronisation seront beaucoup moins élevé* que pour des machines du même genre dans lesquelles la majeure partie de l'énergie de retour des équipages mobiles serait assurée par un seul accumulateur pneumatique coagissant avec l'un des pistons moteurs et transmise à l'autre piston par l'inter- médiaire des susdits organes de synchronisation.
A cet effet, on pourra avantageusement et par exem- ple, avoir recours au mode de réalisation faisant l'objet des fig.3 et 4 des dessins et selon lequel on procède de la façon suivante : On constitue cette machine, dans son exemple, en lui faisant essentiellement comporter, un cylindre moteur 1 , comportant des lumières d'admission 9 et des lumières d'échappement 10, cylindre moteur dans lequel on monte deux pistons moteurs 21 et 22 reliés entre eux par des organes de synchronisation constituée, par exemple, par des bielles 12 articulées sur des manivelles oscillantes 13 .
un piston oompresseur 4 travaillant à double effet dans un cylindre 5 et relié à l'un des pistons moteurs, par exemple au piston 21, par une tige 14, des accumulateurs pneumatiques à énergie constante oonsti- tuée* par exemple, par des cylindres 151 et 152, ménagés respec- tivement dans, le corps de chacun des équipages mobiles,
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cylindres que l'on fait coagir, comme indiqué dans le brevet France n 810.033, avec des pistons fixes 161 et 16 par l'intérieur desquels on alimente les susdits cylindres en sorte que lesditspistons jouent le rôle de démarreurs, et, enfin, un certain nombre d'organes relatifs à la distribution, au guidage des équipages mobiles et au réglage de l'injection, organes que l'on établit de préférence,
confor- mément à des dispositions de l'invention dont il va être question dans ce qui suit et dont certaines sont susceptibles d'être appliquées à des machines à pistons libres autres que les autogénérateurs à double effet.
En ce qui concerne alors lesdits organes de distribution, on les agence de façon que de l'air puisse pénétrer dans le cylindre compresseur 5 par des clapets d'aspiration 17 puis passer dans un carter 8 entourant le cylindre 1, l'air refoulé par la face S2 du piston compresseur 4 pénétrant directe- ment dans ce carter par des clapets de refoulement 181 et l'air refoulé par la face S4 dudit piston pénétrant dans ledit carter par l'intermédiaire de clapets de refoulement 182 et d'un conduit 19 sur lequel on branche un conduit de dérivation 20 comportant une vanne 21 grâce à laquelle on puisse courtcircuiter dans le conduit d'échappement 22 partie au moins de l'air com- primé par la susdite face S4., les susdits clapets de refoulement 181 et 182 étant avantageusement montés sur deux disques 51 et 52 constituant respectivement les fonds du cylindre compres- seur 5 .
Il y a lieu de noter que, pour les machines à grand débit, on pourra avantageusement substituer à chaque clapet d'aspiration ou de refoulement, une pluralité de dispositifs tels que des boîtes à clapets, maintenu en place par un étrier de serrage 23 que l'on pourra, éventuellement, agencer de façon à lui faire exeroer des pressions égales sur chacun des susdits dispositifs*
Pour ce qui est du susdit conduit d'échappement 22
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qui est soumis à des températures élevées, on le monte de préférence de façon qu'il puisse se dilater librement, ce pour quoi, par exemple, on raccorde ledit conduit au oylin- dre 1 par l'intermédiaire de flanques annulaires 24 par rap- port auxquell&s il puisse se dilater selon une direction radiale, lesdites flasques devant, de toute façon,
avoir une surface dappui suffisante contre le conduit 22 pour assurer une étanchéité convenable de ce dernier.
On oonçoit aisément que de cette façon ledit coin- duit pourra se dilater sans créer de tensions dans le cylindre 1 ou. le carter 8 .
On pourra aussi, avantageusement, munir la tige 14 d'un disque d'étanohéité 14' propre à venir s'engager dans le cylindre 1 au voisinage du point mort intérieur du piston moteur correspondant, évitant ainsi les pertes d'air comprimé par les lumières 10 #
En ce qui concerne maintenant les organes de gurlage des équipages mobiles, on les établit de façon qu'ils empê- ohent lesdits équipages de tourner, autour de leur axe, ce pour quoi avantageusement et par exemple, on constitue les susdits organes, en faisant comporter à chaque équipage mobile
2 un patin unique tel que 26 et 26., que l'on fait coagir avec une glissière amovible 27 fixée au carter 8,
ledit patin étant lui-même de préférence monté à rotule à l'extrémité d'un bras 28 solidaire de l'équipage mobile correspondant en sorte qu'on puisse le démonter en même temps que la susdite glis- sière.
Et, avantageusement, on fait ooagir, avec l'un des susdits patins (le patin 262 par exemple), un ensemble cylin- dre 29 piston 30 dont l'élément mobile, le piston 30 par exemple, est soumis à l'action d'un ressort de rappel 31 et peut venir prendre appui contre le patin 26. considéré, le cylindre 29, qui forme avantageusement corps avec la glis- sière 27 correspondante, pouvant être relié à une source
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d'air comprimé en sorte que l'on puisse, l'aide de cet ensemble, déplacer les équipages mobiles et notamment les amener dans leur position la plus favorable au démarrage, selon des procédés déjà exposés dans les brevets France 767.320 et 810.033 au même nom .
On conçoit aisément qu'un tel système de guidage par patin unique présentera entre autres avantagea, celui de ne pas brider les équipages mobiles dont le centrage dans le cylindre 1 pourra se produire librement.
En ce qui concerne enfin les organes de commande de l'injection, on les constitue avantageusement par une came 32 reliée par l'intermédiaire d'un levier 33 et d'une biellette 34, à une oreille 35 prévue à cet effet sur le piston 22, ladite came ooagissant avec le poussoir 36 déterminant le début de l'injection, et, l'on prévoit des moyens pour régler la position du point d'injection en fonction de la pression d'alimentation du moteur (procédé déjà décrit dans le brevet France n 755.948), moyens que l'on peut réaliser notamment en inter- posant, entre la came 32 et le poussoir 36, un organe inter- médiaire de position réglable que l'on peut constituer,par exemple, par un galet 37 que l'on monte à l'extrémité d'un.
levier 38 commandé par un excentrique 39 lui-même entraîné par un piston 40 recevant sur l'une de ses faces l'action, de la pression atmosphérique et d'un ressort antagoniste 4I et sur son autre face l'aotion de la pression d'alimentation du moteur.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisa- tion adopté, on obtient un autogénérateur à double effet dont le fonctionnement et les avantagea résultent suffisamment clairement de la description qui vient d'en être faite pour qu'il soit inutile d'entrer, à leur sujet, dans aucune explie cation complémentaire.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs /1
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EMI13.1
déjà de ce qui prëoëcLe, itinventiodleàsâ Zliite nullement à celui de ses modes d'applioation, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties , ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
Résumé.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PATENT. "Improvements made to free-piston machines, in particular to double-acting compressed gas generators".
The invention relates to machines with free pistons and in particular to compressed gas generators with free pistons, that is to say to machines for which the energy brought into play in the motor element is used to compress and to discharge. , at a pressure liable to vary, a mass of air used at least in part for sweeping and supplying the aforesaid motor element, the aforesaid energy finally being collected in the form of heat and pressure in the gases exhaust that is sent to relax in a machine used as, for example, a turbine;
and it concerns more particularly, because it is in their case that its application seems to offer the most interest, but not exclusively, among these machines, those having at least one double-acting compressor element and that the In what follows, a double-acting self-generator will be called.
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Its aim, above all, is to make the aforesaid machines such, that they respond better than to date, to the various requirements of practice and in particular that they have a better performance.
It consists, mainly, with regard to double-acting auto-generators - and at the same time to ensure in these machines the compression works in the motor element and in the compressor elements working during non-strokes. motives of the mobile crews, by the combined action of pneumatic energy accumulators of known principle, of the expansion of the compressed air in the dead spaces of the other compressor elements, and, finally, of the essentially variable pressure acting on the non-driving faces of the driving pistons - on the one hand, to supply the aforesaid energy accumulators at constant initial pressure, and, on the other hand, to dimension in such a way, the elements of the aforesaid machines , in particular their energy accumulators,
their motor and compressor elements as well as the rods connecting said elements to each other, that the sum of the energies returned to the aforesaid moving crews during each non-driving stroke is sufficient, for the various values that the supply pressure of 'motor element, to compress the combustion air to a final pressure between the two limits which determine the zone of good thermal operation of the machine.
It consists, apart from this main provision .; in certain other provisions (among which constructive provisions relating in general to all machines with free pistons), which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below, in particular, in a second provision, also relating to double-acting autogenerators and consisting in having machines of the type in question include a double-acting compressor element arranged at a certain dimension of the motor element and
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at least two pneumatic accumulators, advantageously at constant initial pressure, in accordance with the main arrangement of the invention, arranged,
preferably symmetrically on either side of the aforesaid motor element, in order to reduce the forces transmitted, from one mobile unit to another, by means of the kinematic synchronization members, and in a third arrangement, also relating to double-acting autogenerators and consisting, said arrangement - and at the same time as supplying under constant pressure, for the normal values of the supply pressure of the motor element, the pneumatic accumulators to make machines of the kind in question behave - to vary,
as a function of said supply pressure and only for values of this pressure lower than the aforesaid normal values ¯ the energy used in the aforesaid pneumatic accumulators, this in particular during start-up and the rise in pressure of the aforesaid maohines.
It relates more particularly to a certain mode of application (that for which it is applied to double-acting autogenerators), as well as certain embodiments of the aforesaid provisions, and it relates more particularly still, and this by way of new industrial products, machines of the kind in question comprising the application of these same provisions, special elements specific to their establishment, as well as fixed or mobile machinery or installations comprising similar machines.
And it can, in any event, be clearly understood with the aid of the additional description which follows, as well as the accompanying drawings, which supplement and drawings are, of course, given above all by way of indication.
Fig. 1 of these drawings shows, in schematic section, a double-acting autogenerator constructed in accordance with the invention.
Fig. 2 is a diagram intended to facilitate understanding of the invention.
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Fig. 3 is a section, by an axial plane, of a double-acting autogenerator established in accordance with certain provisions of the invention.
Fig. 4, finally, partially represents a section of the same autogenerator by a plane perpendicular to the previous one.
According to the invention and more especially according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given, proposing. for example, to establish an autogenerator having to include at least one compressor element working with double effect, one goes about it as follows or in a similar way.
This machine can be established, as a whole, in any suitable usual manner, and in particular, as shown schematically in FIG. 1, by causing two opposed pistons 2 to coact in an engine cylinder 1 respectively connected by rods 3 to compressor pistons 4 each coacting double-acting with a cylinder 5 comprising distribution members such as, for example again, as suction valves 6 and discharge valves 7 through which the compressed air in the cylinders 5 can pass into a casing 8 surrounding the engine cylinder 1, then enter said cylinder through intake openings 9 discovered by the 'one of the pistons 2 in the vicinity of its external dead center,
the exhaust of the combustion gases and the excess purging air taking place through exhaust ports 10 discovered by the other piston 2. and by providing, for each mobile unit, a pneumatic energy accumulator, such as, for example also, a piston 11 ', integral with said unit, sliding in a cylinder 11.
In such a set, the total compression work performed during the return of each mobile crew is the @
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sum of the compression work T1 performed by the face S1 of the piston 2 in the cylinder 1 and the compression work T2 performed by the face S2 of the compressor piston 4 in the cylinder 5.
However, the driving energies occurring during the return stroke of the aforesaid movable unit are, the energy T3 resulting from the action of the supply pressure on the rear shaft S3 of the aforesaid motor piston 2, the energy T4 resulting from the pressure exerted on the face S4 of the aforesaid compressor piston 4 by the air contained in the external dead space of the cylinder 5, and, finally, the energy T 5 supplied by the corresponding pneumatic accumulator, of section S5.
In accordance with the main arrangement of the invention, the aforesaid pneumatic accumulators are then fed at constant pressure, for example, by making orifices 11 "discovered by the pistons 11 'when the latter are at their internal dead center. , and the elements of the machine are determined, in particular the volumetric and manometric characteristics of its accumulators as well as the dimensions of the surfaces S2 to S5 with respect to the surface S1 which is a datum determined by the power which one wishes to obtain of the motor element, so that the sum of the energies T 3, T 4, T 5 is sufficient for the various values that the supply pressure of the cylinder 1 is likely to take,
to compress the combustion air to a final pressure between the two limits which determine the zone of good thermal operation of the machine which will be assumed, in what follows, to operate according to the diesel fuel.
There is shown in the diagram of FIG. 2 depending on the supply pressure of cylinder 1 which is assumed to vary, between 1 and 4 kilog per square centimeter, on the one hand, a network of curves, numbered 30,40,50,60,
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showing the sum of works T 1 and T2 for final pressures in cylinder 1 reaching respectively 30.40 50 and 60 kilograms, and, on the other hand, curves A, B and 0 respectively representing works T3, T3 + T4 and T3 + T4 + T5.
To ensure, in accordance with the main arrangement of the invention, satisfactory operation of the machine for all supply pressures between 1 and 4 kg., It will suffice to arrange for the curve C, fig. - rant the sum of the energies T3 + T4 + T5, remains constantly above that of the curves of the network 'T1 + T, for example curve 30, below which the end of compression pressure would be insufficient to ensure l ignition of fuel.
And, moreover, given that the optimum efficiency of the aforesaid machine is obtained between certain limit values of the final compression pressure, it is preferable to arrange that, at the current supply pressures of cylinder 1 (for example from 3 to 4 kg./cm2) the final compression pressure varies only between the aforesaid limit values. Thus, assuming that the optimum efficiency pressure is 40kg / cm2, we will ensure that the curve 0 does not present between 2 and 4 kg. only small differences of ordinate with the curve 40 of the network (T1 + T2).
To this end, the volumetric and manometric characteristics of the accumulators 11 are advantageously determined, as well as the sections S2, S3 and S4 (the values of which depend respectively on the sections of the rods 3 and of the pistons 11 ") so that the sums T3 + T4 + T5 on the one hand and T1 + T2 on the other hand, have substantially, for the most common supply pressure (for example 3 kg / cm2), the same value corresponding to the final pressure of compression giving an optimum output,
By way of example, for the machine whose operation is illustrated by the diagram of FIG.
2, the @
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final compression pressure is 39 kg / om2 for a supply pressure of 3 kg / om2. varies only between 57 kg / om2 for walking at a supply pressure of 2 kg / cm2 and 38 kg / cm2 for walking at a supply pressure of 4 kg / om2, and remains roughly constant between 3 and 4 kg, which are the most common feed pressures.
It can also be seen from this diagram that for the lowest values of the supply pressure (for example from (1 to 2 kg / om2) the final compression pressure would reach high values which would risk deteriorating the pressure. machine, in particular when starting up and building up the pressure of the latter.
To remedy this drawback, that is to say to obtain a final compression pressure which is satisfactory for the values of the supply pressure of cylinder 1 included between the limits envisaged, one will advantageously have recourse to one of the provisions of the invention according to which the supply pressure of the energy acoumulators 11 is varied as a function of the supply pressure of the cylinder 1 and this only for the values of said pressure oomprises between the aforesaid limits. moreover preferably so that the final compression pressure is maintained approximately constant when the supply pressure varies in the range considered (1 to 2 kg / om2) for which the curve representative of the sum T3 + T4 + T5 then becomes the curve C '.
To this end, it will be possible, for example and as already indicated in Franoe patent No. 767,320, to make the pneumatic accumulators 11 communicate with the delivery of the machine at each pulse, either directly or indirectly, for example via a regulator adjustable according to the cylinder 1 supply pressure
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Of course, for supply pressures greater than 2 kg / cm2, the aforesaid energy accumulators, the initial pressure of which must, in accordance with the main arrangement of the invention be kept constant, may be placed in communication with each pulse. , through the intermediary of appropriate distribution members, with a constant pressure chamber.
To make the invention easier to understand, we have considered, in the foregoing, the variations in work T1 to T5 as a function only of the supply pressure of cylinder 1, to the exclusion of the variations. of stroke length which however entails, for each value of the aforesaid supply pressure, variations of the aforesaid work.
But it can be seen from the diagram of fig, 2 that the dominant element of the return energy is provided by the energy accumulator 11, while the greater part of the resistant work is absorbed by the compression of air through face S2. A reduction in the length of the stroke, that is to say a displacement of the external dead center inwards, results in both a reduction in the motor work supplied by the energy accumulator and a reduction in the resistant work. due to face S2.
These variations are of the order of magnitude and we can imagine that we can always arrange things, by suitably sizing the variable elements envisaged and in particular the energy acumulators 11, so that, between the practical limits envisaged for the supply pressure, the final compression pressure is not very sensitive to the variations in stroke of the mobile units.
Of course, the provisions of the invention which have just been explained with regard to a double-acting autogenerator comprising two symmetrical compressor elements would apply in the same way to other types of double-acting generators and especially to a machine of this kind
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established in accordance with an arrangement of the invention which is different from the previous ones and which will be discussed more explicitly below in what follows.
According to this arrangement, the machines of the type in question are made to include a double-acting compressor element arranged on a certain side of the motor element and at least two pneumatic accumulators, at constant initial pressure, arranged preferably symmetrically, on either side of the aforesaid motor element.
It will be understood that, for a machine thus established, the forces transmitted from one mobile unit to another by the synchronization members will be much lower * than for machines of the same type in which the major part of the return energy mobile units would be provided by a single pneumatic accumulator coacting with one of the driving pistons and transmitted to the other piston by means of the aforesaid synchronization members.
For this purpose, it is possible advantageously and for example, to have recourse to the embodiment forming the subject of FIGS. 3 and 4 of the drawings and according to which the procedure is as follows: This machine is constituted, in its example, by making it essentially comprise, an engine cylinder 1, comprising intake ports 9 and exhaust ports 10, engine cylinder in which two engine pistons 21 and 22 are mounted, connected to each other by synchronization members formed, for example , by connecting rods 12 articulated on oscillating cranks 13.
an oompressor piston 4 working double-acting in a cylinder 5 and connected to one of the driving pistons, for example to the piston 21, by a rod 14, pneumatic accumulators at constant energy oonsti- tuted * for example, by cylinders 151 and 152, respectively arranged in the body of each of the mobile crews,
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cylinders which are made to coact, as indicated in French patent no.810.033, with fixed pistons 161 and 16 through which the aforesaid cylinders are supplied so that saidpistons play the role of starters, and, finally, a certain number of components relating to the distribution, the guidance of the mobile units and the adjustment of the injection, components which are preferably established,
in accordance with provisions of the invention which will be dealt with in what follows and some of which are capable of being applied to machines with free pistons other than double-acting autogenerators.
As regards then said distribution members, they are arranged so that air can enter the compressor cylinder 5 through suction valves 17 and then pass into a housing 8 surrounding the cylinder 1, the air discharged by the face S2 of the compressor piston 4 penetrating directly into this casing via discharge valves 181 and the air discharged by the face S4 of said piston entering said casing via discharge valves 182 and a duct 19 to which is connected a bypass duct 20 comprising a valve 21 by means of which it is possible to short-circuit in the exhaust duct 22 at least part of the air compressed by the aforesaid face S4., the aforementioned discharge valves 181 and 182 being advantageously mounted on two disks 51 and 52 respectively constituting the bottoms of the compressor cylinder 5.
It should be noted that, for high flow rate machines, it is possible to advantageously replace each suction or discharge valve with a plurality of devices such as valve boxes, held in place by a clamp 23 which one can, possibly, arrange so as to make it exert equal pressures on each of the aforesaid devices *
Regarding the aforesaid exhaust duct 22
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which is subjected to high temperatures, it is preferably mounted in such a way that it can expand freely, for which, for example, said duct is connected to oylin- dre 1 by means of annular flanges 24 in relation to- port to which it can expand in a radial direction, said flanges in front, in any case,
have a sufficient bearing surface against the duct 22 to ensure proper sealing of the latter.
It is easy to see that in this way said wedge can expand without creating tensions in cylinder 1 or. the housing 8.
It is also possible, advantageously, to provide the rod 14 with an etanoheity disc 14 'suitable for engaging in the cylinder 1 in the vicinity of the internal dead center of the corresponding motor piston, thus avoiding losses of compressed air by the lights 10 #
As regards now the gurlage members of the movable equipments, they are established so that they prevent the said equipments from rotating, about their axis, for which advantageously and for example, the aforesaid members are constituted, by making behave to each mobile crew
2 a single pad such as 26 and 26., which is made to coact with a removable slide 27 fixed to the housing 8,
said shoe itself preferably being mounted with a ball joint at the end of an arm 28 integral with the corresponding mobile assembly so that it can be removed at the same time as the aforesaid slide.
And, advantageously, one causes to act, with one of the aforesaid pads (the pad 262 for example), a cylinder assembly 29 piston 30 whose movable element, the piston 30 for example, is subjected to the action of 'a return spring 31 and can come to bear against the shoe 26. considered, the cylinder 29, which advantageously forms a body with the corresponding slide 27, can be connected to a source.
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of compressed air so that we can, using this assembly, move the mobile units and in particular bring them to their most favorable position at start-up, according to processes already described in French patents 767,320 and 810,033 in the same last name .
It is easy to see that such a single pad guide system will have, among other advantages, that of not restraining the moving parts, the centering of which in the cylinder 1 can occur freely.
Finally, as regards the injection control members, they are advantageously constituted by a cam 32 connected via a lever 33 and a rod 34, to a lug 35 provided for this purpose on the piston. 22, said cam ooacting with the pusher 36 determining the start of the injection, and means are provided for adjusting the position of the injection point as a function of the engine supply pressure (process already described in French patent n 755 948), means which can be produced in particular by interposing, between the cam 32 and the pusher 36, an intermediate member of adjustable position which can be constituted, for example, by a roller 37 that we climb at the end of a.
lever 38 controlled by an eccentric 39 itself driven by a piston 40 receiving on one of its faces the action of atmospheric pressure and an opposing spring 4I and on its other side the action of the pressure d power to the motor.
As a result, and whatever the embodiment adopted, a double-acting autogenerator is obtained, the operation and advantages of which are sufficiently clear from the description which has just been given for it to be unnecessary to 'enter, about them, in no additional explanation.
As it goes without saying, and as it results from elsewhere / 1
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EMI13.1
already from what precedes, itinventiodleàsâ Zliite in no way to that of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts, having been more especially indicated; on the contrary, it embraces all the variants.
Summary.
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