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Perfectionnements apportés aux machines à pistons libres, notamment aux auto-générateurs de ce genre.
L'invention est relative aux machines à pistons libres, c'est- à-dire aux-machines comportant au moins un équipage alternatif dont la course puisse librement varier entre certaines limites contraire- ment à ce qui se produit sur les machines à bielles et vilebrequin; et elle concerne plus,particulièrement, parce que c'est dans leur cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi ces machines, les auto-générateurs de ce genre, c'est-à-dire les machines à pistons libres débitant de l'air comprimé qui est utilisé, en totalité ou en partie, pour le balayage et l'alimentation de la partie moteur delamadine, le mélange des gaz de combustion et de l'excès d'air de balayage étant envoyé à un appareil récepteùr à détente tel, par exemple, qu'une turbine.
L'invention a pour but, surtout, de rendre telles, les susdites machines, qu'elles répondent, mieux que jusqu'à ce jour, aux divers desiderata de la pratique.
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Elle consiste, principalement - - et en même temps qu'à établir les machines du genre en question de façon que partie au moins du travail de compression s'effectue lors des courses de retour des équipages alternatifs --, à agencer de façon telle, les accumulateurs pneumatiques d'énergie à faire comporter auxdites machines,qu'ils puissent absorber la totalité du travail développé pendant une course motrice exceptionnelle d'une amplitude supérieure à la course maximum compatible avec un régime continu de la machine, des moyens étant avantageusement prévus qui interviennent, lors de cette course exceptionnelle, pour réduire la puissance développée dans l'élément moteur de la machine lors de la course motrice suivante.
Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment, en une deuxième disposition, également relative aux machines du genre en question pour lesquelles partie au moins du travail de compression s'effectue lors de la oourse de retour (course non motrice) des équipages alternatifs, et consistant, ladite disposition, à agencer de façon telle, le ou les accumulateurs pneumatiques d'énergie à faire comporter à une telle machine que, au moins pour les courses exceptionnelles, tout accroissement de l'amplitude des courses desdits équipages donne lieu, dans l'élément compresseur, à une augmentation telle, de la quantité d'air aspirée, que le travail de compression mis en jeu lors de la course de retour,
augmente dans une proportion au moins égale à un tiers avec l'augmentation du travail emmagasiné dans le ou les susdits accumulateurs pneumatiques lors de la course aller précédente. et en une troisième disposition consistant à choisir la position de démarrage des équipages alternatifs en un point de leur course plus proche du point mort intérieur que le point
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mort extérieur correspondant aux courses maximum admissibles en régime continu., la pression de l'air de démarrage étant choisie en conséquence.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation, des susdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les machines du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles ou installations, fixes ou mobiles, comportant de semblables machines.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig. 1 et 2, de ces dessins, représentent, de façon schématique et avec certaines parties coupées, deux modes de réalisation différents d'un auto-générateur à pistons libres établi conformément à l'invention.
Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir une machine à pistons libres, par exemple un auto-générateur de ce genre, dans laquelle partie au moins du travail de compression s'effectue lors de la course de retour de l'équipage alternatif, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
En ce qui concerne tout d'abord cette machine dans son ensemble, à l'exception du ou des accumulateurs pneumatiques d'énergie à lui faire comporter, on peut l'établir de n'importe quelle manière usuelle appropriée et, notamment, conformément au mode de réalisation qu'illustre la figure 1
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des dessins, et selon lequel, on vient monter, dans un cylindre-moteur 1, deux pis- tons moteurs 21 et 22 propres à découvrir respectivement, au voi- sinage de leur point mort extérieur, des lumières d'admission 3 et des lumières d'échappement 4, ces dernières desservant un collecteur de refoulement 5, on prévoit, solidairement de chacun de ces pistons- moteurs, deux pistons 61 et 62 dont les faces internes coagissent avec des cylindres 71 et 72 munis de clapets d'aspiration 8 et de clapets de refoulement 9,
tandis que leurs faces externes coagissent avec des capacités 101 et 102 constituant des accumu- lateurs pneumatiques d'énergie. La pression dans lesdits accumu- lateurs d'énergie est fonction de la pression de débit de l'auto- générateur. on prévoit un système cinématique pour synchroniser les débattements des pistons 21 et 22, système que l'on peut cons- tituer, par exemple, par des crémaillères 111 et 112 solidaires desdits pistons et ayant leurs déplacements conjugués par un pignon 12, on prévoit un système d'alimentation en combustible du cylindre moteur 1, ce système pouvant être constitué, par exemple par un injecteur 13 alimenté par une pompe 14 actionnée par une came 15, portée par l'axe du pignon de synchronisation 12,
et l'on entoure le cylindre 1 d'un carter étanche 16 alimenté en air sous pression de balayage et d'alimentation par les clapets de refoulement 9 des éléments compresseurs de la machine.
Et, conformément à la disposition principale de l'invention, au lieu de dimensionner les accumulateurs 101 et 102 de fa- çon qu'ils jouent seulement le rôle de stabilisateur, les moyens de sécurité destinés à empêcher l'enfoncement des fonds de cylindres étant alors constitués par le système de synchro- nisation qui rendait impossible des courses exceptionnelles
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des équipages alternatifs, on fait en sorte que ce système de synchronisation permette de telles courses exceptionnelles, et l'on agence les susdits accumulateurs pneumatiques de façon qu'ils puissent absorber au moins la totalité du travail moteur développé pendant une course motrice d'amplitude exceptionnelle, cette amplitude limite pouvant être, par exemple,
celle d'une course pour laquelle la totalité de l'air de balayage contenue dans le cylindre 1 aurait été combinée à un grand excès de combustible anormalement introduit.
On évitera ainsi que, pour une telle course, les pistons ne viennent buter contre'le fond des accumulateurs pneumatiques 10 et 102, cette sécurité étant obtenue sans imposer aucune fatigue particulière au système de synchronisation des susdits pistons, ledit système pouvant alors être prévu beaucoup plus léger que jusqu'à ce jour.
Il suffira, à cet effet, de dimensionner convenablement les accumulateurs 101 et 102 et de situer leurs fonds de façon telle qu'ils ne puissent pas être touchés par les pistons 6 1 et 62 lors des courses exceptionnelles de ces derniers.
Mais il pourrait arriver, lorsqu'il se produit plusieurs courses exceptionnelles consécutives, que le travail absorbé par l'élément compresseur soit insuffisant pour absorber l'excès d'énergie emmagasiné dans les accumulateurs pneuma- tiques. Ainsi, l'amplitude des courses irait en croissant et finirait par dépasser l'amplitude limite exceptionnelle pour laquelle sont établis les susdits accumulateurs.
Pour remédier à cet inconvénient, oh prévoit avantageusement des moyens correcteurs tels qu'ils interviennent, lors d'une courge motrice d'amplitude exceptionnelle, pour réduire la puissance développée dans l'élément moteur de la machine, lors de la course motrice suivante.
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On pourra notamment faire en sorte que ces moyens correcteurs agissent sur le degré d'injection dans le cylindre 1, ce pourquoi, avantageusement et par exemple, l'on aura recours à l'un des modes de réalisation suivants.
Selon un premier mode de réalisation ,qu'illustre la fig. 1. on munit l'un des équipages alternatifs, par exemple l'équipage 61, d'un poussoir 17, propre, lorsque les courses aller dépassant l'amplitude maximum compatible avec un régime continu, à venir coagir avec un basculeur 18 propre à assurer, d'abord, l'ouverture d'une soupape 19, et, ensuite, l'ouver- ture d'une soupape 20 commandant deux circuits d'air comprimé distincts. on agence le premier de ces circuits (qui intervient aus- sitôt que les équipages alternatifs dépassant la position limite) de façon qu'il agisse sur l'organe de réglage quantitatif 21 de la pompe à injection 14, par exemple par l'action d'un ensemble;
cylindre 22 piston 23, dont l'élément mobile est attelé, par l'in- termédiaire d'un excentrique 24, à la tringlerie de commande 25 de l'organe 21, l'ensemble étant établi de façon telle que l'arri-. vée d'air comprimé dans le cylindre 22, consécutive à l'ouverture de la soupape 19, entraîne une réduction du débit de la pompa 14, on constitue le second des susdits circuits de façon que l'ouverture de la soupape 20 assure le blocage du piston de la pompe 14, ce par exemple par l'action d'un piston 26 cou- lissant dans un cylindre 27 à l'intérieur duquel l'air comprimé est distribué une fois ouverte la susdite soupape 20, enfin, on prévoit des robinets ou semblables 28 et 29 qui permettent de décharger les cylindres 22 et 27 après chaque opération de correction.
Suivant maintenant le second mode de réalisation, qu'illustre la figure 2,
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on fait.en sorte que l'actionnement du basculeur 18 entraîne l'ouverture d'un clapet de décharge 30 monté sur le refoulement de la pompe 14, ce pourquoi, par exemple, on soumet le clapet 30 à l'action d'un poussoir cons- titué par un piston 31 dont l'une des faces est soumise à la poussée d'un ressort 32 qui tend à maintenir le clapet 30 fermé.' et l'on fait agir sur l'autre face dudit piston 31 de l'air comprimé,, par exemple en mettant une capacité 50 en communication avec l'accumulateur 101 par un conduit 51, l'arrivée de l'air comprimé sur le piston 31 étant réglée par une soupape 33 soumise à l'action du basculeur 18, et les débattements de ce dernier assurant l'ouverture de ladite soupape 33 et, par suite,
la décharge de la pompe 14.
On voit que, dans l'un et l'autre cas, l'effet de correction cherché sera bien obtenu puisque la quantité de combustible injectée dans le cylindre moteur 1 (donc égale- ment la puissance mise en jeu dans ledit cylindre) sera d'autant plus réduite que la course précédente aura dépassé davantage la position extrême admissible en fonctionnement continu.
On pourra, en. outre, avantageusement, s'arranger pour que des moyens correc,teurs interviennent pour une amplitude de la course qui soit fonction de l'une des caractéristiques de fonctionnement de la machine, par exeniple de sa pression de refoulement dans le carter 16, ce pourquoi, par exemple encore, on relié ledit carter, par un conduit 34 à un cylindre
35, avec lequel coagit un piston 36 soumis à l'action d'un ressort de rappel 37, et l'on attelle ledit piston 36 à l'axe d'articulation
38 du basculeur 18 de façon telle qu'un déplacement du pis- ton 36 consécutif à un accroissement de la pression régula- @
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trice ait pour effet d'éloigner ce basculeur du poussoir 17,
donc de retarder l'intervention des moyens correcteurs
Avec un auto-générateur établi comme il vient d'être dit, chaque fois qu'une course motrice-dépassera la position limite admissible en régime continu, : d'une part, un excès d'énergie sera emmagasiné dans les accumulateurs pneumatiques, et, d'autre part, une quantité d'air supplémentaire se trouvera aspirée dans les éléments compresseurs, ladite quantité d'air supplémentaire donnant lieu, lors de la course de retour suivante , à un excès de travail de compression.
Cn conçoit que, suivant que le fonctionnement des accumulateurs pneumatiques sera caractérisé par une montée de pression plus ou moins rapide, une même quantité d'énergie se prouvera absorbée par des courses des équipages alternatifs de longueurs différentes. La quantité d'air supplémentaire aspirée dans les éléments compresseurs est donc variable avec l'allure de ces derniers.
Conformément à une disposition complémentaire de l'invention, on s'crranera de préférence pour que le travail de compression mis en jeu lors de la course de retour augmente dans une proportion égale à au moins un tiers avec l'augmentation du travail emmagasinée dans les accumulateurs pneumatiques lors de la course aller précédente, ce résultat étant obtenu en choisissant convenablement le rapport des pressions extrêmes mises en jeu dans lesdits accumulateurs pneumatiques.
On complétera enfin avantageusement cet auto-générateur on lui faisant comporter des moyens de démarrage, moyens que l'on peut constituer, dans leur ensemble, à la manière usuelle, en prévoyant au fond de l'un des accumulateurs pneuma-
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tiques une capacité 39 communiquant avec ledit accumulateur par un orifice susceptible d'être obturé par une soupape 40 attelée à un piston 41 monté coulissant dans un cylindre 42, ledit piston portant un clapet 43 propre à permettre le passage d'air sous pression seulement du cylindre 42 vers la capacité 39. et en reliant ledit cylindre 42 à une source d'air comprimé par un conduit 44,
Le fonctionnement d'un tel système de lancement est le suivant :
les pistons ayant été amenés dans une position de démarrage dont il sera plus explicitement parlé ci-après, on envoie, .dans le cylindre 42, de l'air comprimé qui, franchissant le clapet 43, vient remplir la capacité 39 qui se trouve isolée de l'accumulateur 101 par la soupape 40. En mettant alors le conduit 44 à la décharge, il se crée un déséquilibre entre les pressions s'exerçant sur chacune des faces du piston 41, lequel se déplace en écartant la soupape 40 de son siège.
L'air comprimé contenu dans la capacité 39 s'échappe alors dans l'accumulateur 101 et assure le lancement des équipages alternatifs de la machine.
Pour ce qui est alors de la position de démarrage à faire prendre auxdits équipages alternatifs, position que l'on. a avantage à déterminer à l'avance, on la choisit de préférence plus proche du point mort intérieur que le point mort extérieur correspondant aux courses maximum admissibles en régime continu, ce afin d'éviter l'obtention d'un travail moteur trop important à la première course aller suivant le lancement, course pour laquelle il se trouve généralement un excès de combustible dans l'air d'alimentation et pour laquelle, en outre le travail de compression absorbé à la course suivante est relativement faible,;
toutes circonstances qui tendent à donner lieu à des courses motrices d'amplitude exceptionnelle.
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on choisit pour la pression de l'air de démarrage une pression suffisante pour assurer la compression dans le cylindre 1, cette pression de démarrage devant alors être supérieure à celle qui aurait été nécessaire si on avait choisi des positions de démarrage plus voisines des points morts extérieurs, et, lorsque la machine comporte les moyens correcteurs dont il a été question précédemment, on s'arrange avantageusement pour que l'intervention desdits moyens ait lieu en période de démarrage (course de démarrage et courses suivantes jusqu'à ce que la machine ait atteint son régime thermi- que) pour les courses d'amplitude relativement réduites, ce pour quoi, par exemple et comme représenté fig.
2, on relie la source d'air comprimé de démarrage par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour ou semblable 45, à une capacité 46 munie d'un robinet de décharge 47 et dans laquelle se trouve un plongeur 48 solidaire du piston 36 portant le basculeur 18, l'ensemble étant tel que l'air comprimé agissant sur le plongeur 48 assure le rapprochement du basculeur 18 du poussoir 17.
Avec un tel système, il suffira, une fois la machine lancée, d'ouvrir le robinet 47 pour que le basculeur 18 vienne prendre librement la position correspondant à la pression de fonctionnement à cet instant.
Bien que l'on puisse envisager de se contenter d'un simple repère, porté par exemple par le poussoir 17 pour effectuer la mise en place correcte des équipages alternatifs de la machine, il semble préférable de prévoir, sur le circuit d'air comprimé de lancement, des moyens de sécurité tels que l'alimentation de la capacité 39 puisse se produire seulement lorsque les équipages alternatifs ont atteint une position correcte, moyens que l'on peut constituer, par exemple, en faisant jouer au poussoir 17 le rôle de tiroir
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de distribution, une gorge annulaire 49 étant ménagée dans ledit poussoir en une zone telle qu'elle se trouve en re- gard du conduit 44 lorsque les équipages alternatifs ont atteint leur position de lancement.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de réa- lisation adopté, on a établi un auto-générateur dont le fonction- nement et les avantages résultent suffisamment clairement de la description qui vient d'en être faite pour qu'il soit inutile d'entrer à son sujet dans aucune explication complé- mentaire.
Bien entendu, toutes ou partie des dispositions dont il vient d'être question pourraient s'appliquer à des machines à pistons libres autres que des auto-générateurs et, notamment, à des moto-compresseurs dans lesquels partie au moins du travail de compression s'effectue lors de la course de retour.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celu. de ses modes d'application 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.