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Dispositif de démarrage pour moteurs à gaz.
-La mise en marche des moteurs à gaz comporte souvent de notables difficultés et dépend dans une large mesure de Inhabileté du personnel préposé à cette manoeuvre. En effet, que le démarrage se fasse à l'air comprimé ou sous la commande d'un démarreur spécial, le moteur tourne pendant la durée du démarrage à une très faible vitesse de rotation qui est éloi- gnée de la zone de réglage du régulateur du moteur à gaz.
Etant donné qu'à cette faible vitesse de rotation il ne règne qu'une faible dépression disponible pour aspirer le gaz et l'air, de très légéres différences de pression du gaz débité au moteur suffisent à donner lieu à une composition incorrecte @
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du mélange gazeux produit, de sorte que l'allumage ne se fait pas. D'autre part, avec les moteurs à gaz démarrant à l'air comprimé, notamment quand ils consomment un gaz riche, on court le risque qu'un mélange inflammable se forme dans le cylindre en si grande quantité que des pressions inadmissiblement élevées sont engendrées durant la. combustion.
Cela étant, l'invention consiste principalement dans le montage d'un appareil doseur qui distribue au moteur, durant la phase de démarrage, la quantité de gaz la plus favorable au démarrage, en combinaison avec un dispositif automatique de mise en et hors d'action qui, aussitôt que le moteur à gaz a démarré, met hors d'action l'appareil doseur ou l'amène à sa position de service normal. On peut aussi exécuter l'invention en intercalant l'appareil doseur dans la conduite d'aspiration d'air, ou encore en intercalant un appareil doseur tant dans la conduite d'aspiration de gaz que dans la conduite d'aspiration d'air.
On peut exécuter l'invention en employant comme appareil doseur un ou plusieurs étrangleurs qui sont d'abord réglés pour le débit de gaz le plus favorable au démarrage et qui, au cours du démarrage, sont commandés sous la dépendance de la vitesse de rotation de manière que l'étranglement diminue progressivement ou par échelons au fur et à mesure que la vitesse de rotation croît. La diminution de l'étranglement peut aussi être provoquée par une seule mise hors d'action de l'étrangleur. Dans des cas particuliers, on peut dimensionner et actionner les dispositifs de réglage usuels du moteur, c'est-à-dire ses dispositifs d'étranglement, de manière qu'ils puissent produire eux-mêmes le dosage du gaz et de l'air pendant le démarrage du moteur.
Ceci est notamment vrai pour les moteurs dans lesquels, en régime de service normal, le réglage du débit de gaz et d'air est produit séparément pour chaque cylindre. Dans d'autres cas encore il est possible -
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de conformer une vanne à gaz existante pour qu'elle fasse office d'étrangleur de démarrage, en prévoyant outre les positions de fermeture et de service encore une position de démarrage spéciale.
Une autre possibilité d'exécuter l'invention consiste à monter des souffleries convenant comme appareils doseurs, c'est-à-dire des souffleries dont le débit peut être commandé positivement dans de larges limites. Il n'est donc nullement question de turbo-compresseurs usuels. L'emploi de souffleries dont le débit est réglable avec précision donne en comparaison de l'emploi d'étrangleurs un haut degré de sûreté, de positivité et de rapidité au démarrage. Compte tenu de la nature du gaz et des autres conditions, du gaz et de l'air peuvent être débités au moyen de souffleries. Toutefois, notamment avec des gaz riches, on peut se borner à ne débiter que le gaz à l'aide de souffleries, tandis que la partie restante du cylindre se remplit alors d'elle-même d'air comburant.
Avec des gaz pauvres contaminés d'impuretés on peut aussi débiter à l'aide de souffleries rien que de l'air, le débit de gaz étant alors déterminé par le volume non rempli d'air du cylindre. Les souffleries peuvent être prévues exclusivement pour l'opération de démarrage; on les met alors hors d'action sitôt atteint un régime de service normal sûr.
Toutefois, on peut'aussi faire fonctionner les souffleries en permanence lorsqu'elles sont réglables et que leur débit s'accommode d'un réglage par le régulateur du moteur ou d'un réglage à la main une fois franchie l'étape de la mise en marche. -Avec la dernière forme d'exécution on obtient une disposition particulièrement claire et simple et on améliore notablement les facultés de réglage notamment des moteurs qui doivent se prêter à une gamme étendue de vitesses de rotation. Enfin, lorsque les dimensions sont choisies de
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manière appropriée, les souffleries peuvent être utilisées pour envoyer la charge au moteur sous une surpression et accroître ainsi la puissance du moteur.
Cette application s'avère avantageuse notamment pour les moteurs de groupes électriques de secours et pour les installations à renversement de marche des navires.
Tant l'emploi d'étrangleurs que celui de souffleries comme forme d'exécution de l'appareil doseur conviennent pour les moteurs à gaz démarrant à l'air comprimé et aux moteurs à gaz comportant des démarreurs spéciaux. Dans tous les cas on peut améliorer les facultés de démarrage en exécutant le réglage de façon qu'il soit isodrome. De même, dans tous les cas, on peut monter un embrayage entre l'arbre de transmission et le moteur à gaz afin que le moteur puisse démarrer sans charge.
L'instant où on doit mettre hors d'action l'appareil doseur peut être fixé soit par la fin d'un laps de temps prédéterminé commençant avec le début du démarrage, ou bien il peut être déterminé par l'établissement d'un régime de fonctionnement prédéterminé, par exemple par l'établissement d'une vitesse de rotation prédéterminée ou d'une température de gaz d'échappement prédéterminée.
Les moteurs destinés à des groupes électriques de secours doivent, pour le reste, être équipés de manière analogue aux moteurs Diesel qui servent à cette fin.
Il est avantageux que le dispositif automatique de mise en et hors d'action des appareils doseurs prévus serve en même temps à exécuter toutes les opérations requises pour mettre en marche et pour arrêter le moteur, par exemple les opérations suivantes:
Admission d'air comprimé à tous les cylindres, arrêt de l'arrivée d'air comprimé à un groupe de cylindres, entrée en prise de l'embrayage des souffleries, ouverture de -
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la vanne à gaz pour le groupe de cylindres susdit, arrêt de l'arrivée d'air comprimé à loutre groupe de cylindres, ouverture de la vanne à gaz pour le dernier groupe de cylindres mentionné, débrayage de l'embrayage des souffleries et ouverture simultanée de la conduite de dérivation de gaz.
Dans une forme d'exécution avantageuse d'un pareil dispositif de mise en et hors d'action, toutes les opérations du dispositif sont minutées à l'exception de l'opération qui provoque la mise hors d'action de l'appareil doseur (étrangleur, soufflerie), l'exécution de cette dernière opération étant subordonnée à l'établissement d'une vitesse de rotation prédéterminée.
Les dispositifs décrits peuvent aussi être employés pour les moteurs réversibles, comme par exemple les moteurs de navires, il faut seulement dans ces cas monter les dispositifs, connus en soi, pour le renversement de marche des moteurs Diesel*
Les figs. 1 à 4 des dessins annexés sont respedtivement les schémas'de quatre exemples d'exécution.
Sur la fig.l, s désigne un volant, a un démarreur, M le moteur à gaz comprenant des cylindres m1, m2, m3, G désigne la conduite d'admission de gaz, L la conduite d'admission d'air et Z le conducteur pour le courant électrique d'allumage.
Le gaz et l'air se mélangent en x, et en régime de service normal le mélange est délivré aux cylindres du moteur à gaz, en quantité dosée, par un étrangleur de réglage d. Dans la conduite de gaz G est intercalé l'organe d'arrêt de gaz v, tandis que dans le conducteur Z de courant d'allumage est monté l'interrupteur z1. L'organe d'arrêt de gaz v et l'interrupteur z1 sont reliés entre eux par un relais r1. Dans la conduite d'air L et la conduite de gaz G sont montés res- pectivement des étrangleurs de démarrage 1d et gd. Les deux
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étrangleurs sont actionnés par un relais r2.
Lorsque le groupe reçoit l'ordre de démarrer, le relais r1 établit l'allumage (Cette opération est inutile quand l'allumage se fait par magnéto). En même temps s'ouvre l'organe d'arrêt de gaz v. Le relais r2 amène les étrangleurs de démarrage à gaz et à air gd et 1d à la position de démarrage; le démarreur a met en rotation le moteur. Aussitôt que le mo- teur commence à allumer de manière sûre, on met hors circuit le démarreur a, et lorsque la vitesse de rotation a augmenté dans une mesure telle que le moteur continue à marcher de manière sûre à l'allure normale, le relais r2 met hors d'action les étrangleurs gd et ld. Le moteur est alors régi de manière connue par le régulateur par l'intermédiaire de l'étrangleur de réglage d.
Pour arrêter le moteur, oh ferme la vanne à gaz y par l'intermédiaire du relais r1 et, éventuellement, on coupe l'allumage par l'intermédiaire de l'interrupteur z1.
La fig. 2 montre le schéma d'un moteur réversible.
Sur cette figure, les mêmes lettres de référence désignent, comme d'ailleurs aussi sur les figures suivantes les mêmes éléments que sur la fig.l. Au lieu d'être opéréspar des relais, la coupure du circuit d'allumage (interrupteur .si), et l'ouverture de l'organe d'arrêt de gaz v, ainsi que l'ou- verture et la fermeture des étrangleurs gd et Id et l'entrée en prise du démarreur a, sont exécutés par l'intermédiaire d'un mécanisme de renversement de marche ou d'un mécanisme de démarrage spécial, à la main ou par servomoteur. Le dé- marreur a est agencé pour être réversible. Le dispositif d'allumage z2 est lui aussi conformé de façon à être utilisable tant pour la marche avant que pour la marche arrière du moteur.
Quand le dispositif d'allumage z2 s'inverse, l'arbre de dis- tribution st se déplace lui aussi pour provoquer ainsi le changement de sens de la rotation du moteur à gaz,,'comme @
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c'est connu par -exemple pour les moteurs Diesel.
Au démarrage., de prime abord, l'arbre de distribution st est amené à la position correcte et le dispositif d'alluna- ge z2 est amené à la position requise pour le sens de rotation voulu. En même temps, ou immédiatement après ceci, les étran- gleurs de démarrage gd et 1d prennent la position de démarrage, à gaz la vanne/v s'ouvre et l'interrupteur d'allumage z1 se ferme.
Le démarreur a est mis en fonctionnement, et une marche sûre une fois atteinte., on procède comme dans le premier exemple d'exécution.
La fig. 3 montre le schéma d'un troisième exemple d'exécution, où le moteur à gaz démarre à l'air comprimé. Le mo- teur comporte six cylindres m1, à m2 qui, pour faciliter le dé- marrage, sont divisés en deux groupes m1, m2, m3 et m, m5 et m6. Le moteur est réversible. La conduite d'admission de gaz G se bifurque en deux branches dont chacune est destinée à un groupe de cylindres. Dans une branche est intercaléun étrangleur de démarrage G1 et dans l'autre branche un étrangleur de démar- rage G2. Dans les dérivations d'admission menant aux cylindres distincts sont montés des organes de réglage g1 à g6 dépendant du régulateur.
La conduite d'admission d'air L se bifurque aussi en deux branches, qui sont équipées d'étrangleurs de démarrage Li et L2 Les branchements menant aux différents cylindres sont équipés d'organes de réglage 11 à 16 placés sous la commande du régulateur. D désigne une conduite d'ad- mission d'air comprimé qui elle aussi se bifurque en deux branches dans'l'une desquelles est montée une vanne D1 et dans l'autre une vanne D2, à l'aide desquelles on peut, à volonté, couper l'arrivée d'air comprimé à un ou aux deux groupes de cylindres. Les organes G1,G2, L1, L2,D1, D2 et z1 peuvent être actionnés par des relais distincts.
Toutefois, la dis- position peut aussi être choisie de manière qu'un appareil de commande central provoque les différentes opérations des or-
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ganes précités par échelons successifs durant la phase de démarrage.
Avant la mise en marche, les organes D1, D2, Gl et G2 sont ouverts et l'organe z1 est fermé. Lorsqu'on veut faire déarrer le moteur, il faut d'abord amener à la position correspondant au sens de rotation voulu le dispositif d'allumage z2 et l'arbre de distribution st. Au déarrage, les vannes à air comprimé D1 et D2 s'ouvrent et l'interrupteur de courant d'allumage z1 se ferme. Le moteur commence à fonctionner à l'air comprimé. Ensuite D1 se ferme. G1 et L1 sont amenés à la position de démarrage. Le groupe de cylindres m1 à m2 reçoit du mélange et commence à allumer; puis D2 se ferme, G2 et L2 sont amenés à la position de démarrage et le groupe de cylindres m4 à m6 commence lui aussi à fonctionner.
Lorsque le moteur atteint une vitesse de rotation suffisante, les étrangleurs de démarrage Gl, G2, L1 et L s'ouvrent complètement, après quoi le moteur passe au régime de service no rm al .
La fig. 4 montre le schéma d'un quatrième exemple d'exécution dans lequel les appareils doseurs sont constitués par des souffleries. Dans la conduite de gaz G est monté un organe d'arrêt v1. En aval de celui-ci est montée la soufflerie Gg. Dans cette conduite de gaz est intercalée en outre une conduite de dérivation G4 pourvue d'un organe d'arrêt G3.
Dans la conduite d'admission d'air L est intercalée une soufflerie Lg qui peut être contournée .par une conduite appropriée L4 à l'aide d'un organe d'arrêt L3. Les deux souffleries sont reliés par un embrayage k1 à l'arbre du moteur à gaz M. Les cylindres m1 à m2 ne sont pas partagés en groupes. (Toutefois, si un tel partage est avantageux, on peut l'employer aussi dans cet exemple d'exécution). Dans la conduite d'air compriméD est monté un organe d'arrêt D3. Les différents organes
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sont actionnés par un système de relais, non-représenté, ou par un appareil de commande, non représenté, produisant les opérations par échelons successifs.
Sur l'ordre de démarrer on établit l'allumage au moyen de l'interrupteur z1. En même temps, la vanne à gaz v1 s'ouvre, l'embrayage k1 embraye, les vannes G et L3 se fernent et la vanne à air comprimé de démarrage D3 s'ouvre. Les organes de réglage g1 à g6 et 11 à 16 sont ouverts sous la commande du régulateur. Le moteur démarre à l'air comprimé et en même temps les souffleries Gg et Lg envoient au moteur une quantité bien déterminée de mélange de composition optimum.
Aussitôt que les allumages commencent, on coupe en D3 l'arri- vée d'air comprimé. Une fois atteinte une vitesse de rotation suffisante, on peut alors débrayer l'embrayage !si et ouvrir les vantes G3 et L3, après quoi le moteur continue à fonction- ner au régime à quatre temps normal.
Le dernier exemple d'exécution mentionné peut être varié en omettant l'embrayage k1, les vannes d'arrêt G3 et L3 et les étrangleurs de réglage 11 à 16 et g1à g6, et en faisant en sorte qu'au lieu de cela lessouffleries Gg et Lg restent constamment en action et qu'après franchissement de l'étape de démarrage leur débit soit placé sous la commande du régula- teur du moteur. L'arrêt du moteur peut être produit en amenant à zéro le débit de la soufflerie de gazGg ou encore en fermant la vanne à gaz v1.
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