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ÉCHINES POUR LA PRODUCTION DE GAZ DE COMBUSTION COMPRIMES.
On connaît différents. dispositifs ayant pour but de produire des gaz inertes, pour différentes applications, et en particulier l'extinction.
Parmi ces dispositifs, les moteurs à combustion, utilisant un combustible liquide ou gazeux, se sont montrés les plus satisfaisants. Les gaz d'échappement des moteursià combustion présentent en effet une composition telle que ces derniers ne contiennent pratiquement pas d'oxygène libre, si bien qu'ils peuvent être; considérés conme des gaz inertes.
Toutefois, la pression sous laquelle les gaz d'échappement quittent les cylindres n'est pas, dans certains cas, suffi-
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samment élevée pour surmonter les pertes de charge dans les canalisations, etc.. En conséquence, il faut encore résoudre le problème de la compression des gaz d'échappement jusqu'à une pression appropriée, afin de pouvoir utiliser de manière générale les gaz d'échappement des moteurs à combustion normauz.
Jusqu'à présent, on a proposé deux solutions à ce problème, à savoir :
A. Les gaz d'échappement sont conduits dans la chambre d'admission d'un compresseur, dans lequel ceux-ci sont portés à la pression désirée.
B. Le mélange détonant, à la fin de la période de compression du moteur, est enflammé dans le cylindre, et après achèvement de l'explosion, ou combustion rapide, il est conduit dans une chambra; à l'intérieur de laquelle les quantités de gaz enflamnées à haute tension peuvent subir une expansion, et ainsi provoquer la réduction de la pression jusqu'à la valeur désirée.
Dans ce senond mode de réalisation, on peut par exemple utiliser un ou deux cylindres d'un moteur polycylindrique comme organe d'actionnement, et utiliser les autres cylindres seulement en vue de la production des gaa inertes. il est toutefois possible aussi d'utiliser un second moteur d'entraînement, qui actionne le moteur à explosions produisant les gaz d'échappement.
La solution mentionnée en A présente l'inconvénient que le moteur reste presque non chargé, car il a seulement à surmonter les résistances intérieures, et la faible contrepression de l'échappement. En conséquence, la quantité des gaz d'échappement produits, par rapport à la cylindrée du moteur, est très réduite La. solution mentionnée en B entrafne à un rendement
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très mauvais, attendu que les gaz doivent tout d'abord être portes à une pression d'explosion élevée, cette pression étant seulement ultérieurement réduite par expansion.
En outre, des difficultés de réalisation technique très importantes se manifestent, en particulier en ce qui concerne la construction de la soupape de passage qui doit s'ouvrir sous une forte pression et est soumise à des, températures très. élevées.
L'objet da la présente invention est un dispositif qui permet d'écarter les inconvénients des dispositifs mentionnés plus haut, et qui assure en une seule phase l'utilisation de l'énergie produite, de manière très. économique.
La solution du problème est apportée par le fait que le compresseur de combustion, c'est-à-dire un appareil compresseur analogue à un moteur à combustion, est combiné avec une chambre de combustion séparée. Le mélange explosif aspiré pendant la. période d'admission du compresseur à combustion est enflamme pendant la course de compression, savoir au plus tard à l'instant où la pression désirée se trouve atteinte. En même temps, une soupape de préférence non comman'" dée s'ouvre, cette soupape étant placée entra: la cylindre: du compresseur da combustion et la chambre de combustion.
Ainsi, après l'ouverture de la soupape de passage., la cylindrée- du compresseur à combustion s'augmenta de la capacité de la chambre de combustion de sorte que le mélange enflamma brûle non pas en allure d'explosion, c'est-à-dire sous volume constant, mais bien lentement, et presque sous pression constante, le processus de combustion ne s'achevant seulement que dans la chambre de combustion.
La mupape de passage s'ouvre: par conséquent sous une pression relativement basse, et la température dans le
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cylindre est notablement plus faible que dans les dispositifs connus jusqu'à présent, en particulier dans ceux réalisés coame on l'a rappelé en B. Par le réglage du temps d'inflammation ou celui de la soupape de passage, on dispose de la possibilité de régler de telle manière l'énergie consommée dans le compresseur à combustion que la puissance du moteur d'entraînement soit complètement utilisée. la haute température qui prend naissance du fait de la combustionse continuant dans la chambre de combustion peut encore être utilisée par ailleurs avantageusement.
On peut en particulier, dans cette chambre de combustion, faire passer du mélange frais, à l'aide d'un compresseur à carburateur, ce mélange étant enflammé et brulant sous l'effet de la température élevée qui règne dans la chambre, si bien que la quantité de gaz inerte produite par le compresseur à combustion se trouve augmentée.. On peut aussi disposer des chambres de combustion séparées, et concentrer la chaleur de la chambre de combustion appartenant au compresseur à. combustion, en établissant celle-ci sous forme de chambre incandescente ou de tube. incandescent.
Le compresseur à. combustion peut aussi être établi sous forme de compresseur à.pistons, travaillant suivant le cycle à deux temps ou à quatre temps, ou bien sous forme de compresseur rotatif.
Dans ce dernier cas, le dispositif d'allumage électrique sera placé dans la canalisation de refoulement du compresseur.
Une autre variante de réalisation consiste à utiliser, au lieu d'un compresseur à combustion particulier , un moteur à explosions à quatre temps, si l'on enflamma le mélange, dans un tel moteur, à la fin da la course de la.
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compression, la soupape d'échappement s'ouvrant peu de temps après, le mélange en combustion étant ainsi conduit dans la chambre de. combustion. Dans ce cas, on n'a pas besoin. de moteur d'entraînement particulier, attendu que le réglage du moteur peut être réalisé de telle manière que seule l'énergie en excès sera évacuée sous forme de gaz inertes.
Dans les moteurs à deux temps, on peut procéder suivant le même principe, en prévoyant, indépendamment de la lumière d'échappement normale, une soupape d'échappement séparée par laquelle la presque totalité des gaz d'explosion parviendra dans la chambre de, combustion, en dehors de la quantité de gaz plus faible, nécessaire: en vue de l'entra!nement du moteur.
Le dessin montre une forme de réalisation de l'inventicn., donnée à titre d'exemple. Dans ce dessin :
La Figure 1 et la Figure 2 représentent des installations combinées avec le dispositif de combustion.
La Figure 3 représente schématiquement un moteur à combustion à. deux temps, modifié selon la présente invention.
Le compresseur à combustion désigné en 1 sur la Fig. 1, pouvant être mono ou polycylindrique, et dont la réalisation mécanique est analogue à celle des moteurs, à. combustion habituels, est entraîné par un moteur à combustion normale, non représenté sur le dessin.. Les gaz d'échappement de ce moteur d'entraînement sont également utilisés comme gaz d'extinction indifférents. Dans la chambre de combustion du compresseur à combustion 1 est située la soupape. d'aspiration 3 commandée, s'ouvrant vers l'intérieur, et par laquelle, pendant la course de descente du piston 2,
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le cylindre peut être rempli, au moyen du carburateur 4, du mélange convenable de combustible.
Le piston comprime ce mélange au cours de son mouvement ascendant, et ce mélange est enflammé par une étincelle électrique au moment où il atteint la compression désirée, La pression d'explosion s'exerce à l'opposé du sens de rotation du compresseur, sur le piston 2. La pression qui prend naissance est réglée par la soupape d'échappement 5 de préférence non commandée, s'ouvrant vers l'extérieur, et communiquant avec la chambre de combustion 6. C'est dans celle-ci que le processus de combustion s'achève, et les produits de la combustion sortent par le tube 7, dont la section est réglable. La charge du ressort 8 de la soupape d'échappement 5 peut être modifiée par une vis 9. L'opération se renouvelle lors du temps suivant.
Le compresseur à combustion travaille donc à deux temps, à l'opposé du sens de rotation correspondant à. la pression d'explosion obtenue. Attendu que le point d'allumage électrique et la charge de la soupape d'échappement 5 peuvent être réglés pendant la marche,on dispose de la possibilité de faire varier la force nécessaire à l'entraînement du compresseur à combustion, et la force ou le travail requis par la compresseur,, grâce à quoi il est possible d'obtenir le rendement maximum du moteur d'entraînement, et par suite une production maximum de gaz dans ce moteur d'entraî- nement.
Attendu que les explosions qui se produisent dans le compresseur à combustion se propagent vers la chambre de combustion 6, et que c'est dans cette chambre que la combustion s'achève, ces explosions échauffent fortement cette chambre.
La chambre de combustion se compose du compresseur
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à carburateur 10, du carburateur 11 et de la tubulure d'admission 12, qui débouche dans la chambre de combustion 6. Attendu que, dans la chambre de combustion, les gaz d'échappement du compresseur à combustion développent une température élevée, le mélange convenable d'air et de combustible, refoulé dans cette chambre par le compresseur 10 brûle, puis s'échappe coma gaz d'extinction indifférent, par l'orifice 7, mélangé aux produits de combustion provenant du comprespeur à combustion.
Le remplissage du cylindre du compresseur à combustion peut être renforcé au moyen d'un compresseur à carburateur éventuellement utilisé. L'eau de refroidissement du compresseur et de la chambre de combustion est amenée par une canalisation. 14.
Ia Figure 2 représente une variante de la chambre de combustion. Dans cette seconde réalisation., on a prévu deux chambres de combustion 6 et 15 séparées l'une de l'autre:.
Ainsi, par exemple, les produits de combustion prenant naissance dans le compresseur à combustion précédemment décrit parviennent dans la chambre de combustion 6, en empruntant la tubulure 16, en portant en même- temps celle-ci à une haute température. Les produits de combustion du compresseur à. combustion.. s'échappent par le tube 7, dont la section est réglable. Le compresseur à carburateur 10 refoule le mélange combustible produit dans le carburateur 11, par l'inte.rmédiraire de la tuyauterie 12, jusque dans une chambre da combustion 15 où les gaz, sous l'action de la haute température obtenue grâce à la tubulure 16, s'enflamnent, brûlent et enfin s'échappent en passant par la tube 17 réglable.
L'eau de refroidissement parvient jusque dans la chemise de refroidissement des, chambres de combustion, en empruntant les
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canalisations 14.
On arrive à une autre variante de réalisation si on introduit dans la tubulure 16 non pas des gaz d'échappement, mais bien un mélange explosif refoulé par le compresseur rotatif 19, et formé dans le carburateur 20. On montera alors le dispositif d'allumage électrique 21 dans la tubulure de refoulement du compresseur. Ce compresseur 19 peut être entraîné par un moteur quelconque.
On mentionnera encore qu'on peut utiliser un compresseur rotatif au lieu du moteur à piston 1 représenté dans la Fig. 1. Dans ce cas, la tubulure d'aspiration du compresseur rotatif est reliée au carburateur 4, et l'allumage est avantageusement effectué dans la tubulure de refoulement, au voisinage de la chambre de combustion 6.
Le compresseur à carburateur 10 ci-dessus décrit, et le carburateur 11 peuvent être utilisés non pas seulement en vue de la carburation de combustibles à faible poids spécifique, comme l'essence, le pétrole, etc... mais bien aussi en vue de la combustion d'huile lourde, en utilisant alors les carburateurs à huile lourde connus.
La double utilisation du compresseur à combustion ci-dessus décrit, c'est-à-dire d'une part la production de gaz, et d'autre part l'échauffement. de la chambre de combustion, peut avoir lieu tant avec des moteurs à deux temps qu'avec des moteurs à quatre temps. La Fig. 3 montre une telle solution.
Le piston 2' du moteur l' à deux temps ouvre et ferme de manière connue les conduits d'aspiration et de refoulement 3' et 180 Le cylindre est rempli à l'aide du compresseur 13 et du carburateur 4, et par l'intermédiaire de la canalisation 3', le mélange explosif étant enflamné
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de manière connue au moyen d'une étincelle électrique, à la fin du temps de compression. La charge du ressort 8' de la soupape de soutirage 5' s'ouvrant vers l'extérieur est réglable au moyen de la vis 9'. La soupape 5' résiste à la pression finale de la compression même avec le réglage le plua faible de son ressort, mais au moment de l'explosion elle s'ouvre automatiquement plus t8t ou plus tard selon le réglage de la vis 9', en permettant ainsi à une partie des gaz d'explosion de s'échapper du cylindre.
A la fin du temps, les gaz de combustion s'échappent par le conduit 18. Les produits de combustion s'échappant par les doubles canaux ci-dessus décrits échauffent la chambre de combustion et sont ensuite, après réfrigération et épuration, utilisés pour l'extinction. On peut utiliser aussi des moteurs Diesel, aux mêmes fins et exactement en appliquant les mêmes principes.
C'est ainsi qu'on peut encore, d'après le même principe, utiliser non seulement des moteurs à deux temps, mais encore des moteurs à quatre. temps marchant à l'essence et à l'huile lourde. Dans les moteurs à quatre temps, une. soupapa de soutirage n'est pas nécessaire, et la soupape d'échappement elle-même, peut être utiliséé en réglant de manière convenable l'évacuation des gaz. Dans les cas où la puissance du moteur serait encore trop grande, on pourra réduire son rendement en retardant l'allumage.
Comme le montre la Fig. 3, un moteur à deux temps ou à quatre temps produit donc des gaz, une partie des gaz d'explosion étant évacuée par une canalisation séparée, en vue de dériver l'énergie en excès, si bien qu'aucun moteur n'est nécessaire pour charger ce producteur de gaz.