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Dispositif pour réchauffer les machines motrices à combustion avec refroidissement par liquide, en particulier pour véhicules autonobiles.
Cette invention a pour objet un dispositif pour réchauf- fer ou maintenir chaudes les installations de force comportant des machines motrices à combustion interne avec refroidissement par liquide, en particulier pour véhicules automobiles, à l'aide d'un moteur adjonctif à combustion interne.
Conformément à l'invention, ce moteur adjonctif à com- bustion interne entraîne une pompe qui, en vue du réchauffement, donne naissance sous un fort étranglement à un circuit du fluide refroidisseur à travers les espaces de refroidissement ou de réfrigération de la machine motrice à combustion interne. cet agencement présente cet avantage que le fluide refroidisseur s'échauffe dans une mesure notable grâce à l'étranglement. le courant ce fluide refroidisseur réchauffé est envoyé à travers la chemise de refroidissement du moteur adjonctif où ce fluide absorbe une nouvelle quantité de chaleur et cède au cours de son
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trajet à travers la machine motrice de la chaleur qui sert à réchauffer les organes de cette machine.
Les dimensions de la pompe et l'amplitude de l'étran- glement sont calculées suivant l'invention de telle sorte que toute la puissance du moteur adjonctif soit abeorbée par la pompe.
Comme fluide refroidisseur, on peut utiliser de l'eau ou de l'huile.
Comme la puissance mécanique cédée par le moteur ad- jonctif ainsi qu'en second lieu la chaleur prélevée à son fluide de refroidissement sont utilisées pour réchauffer la machine mo- trice à combustion, celle-ci est amenée en peu de temps même par froid vif à la température qui est nécessaire à la mise en marche. Le moteur adjonctif à combustion interne peut aussi ser- vir à actionner d'autres dispositifs faisant partie de l'instal- lation de force motrice comme par exemple une pompe à combustible ou un élément analogue .
La machine motrice à combustion interne peut, à titre d'exemple, être mise en marche à l'aide d'un démarreur électrique qui peut être construit selon des dimensions normales en liaison a.vec le dispositif de réchauffement que prévoit l'invention. Le moteur adjonctif à combustion interne qui sert au réchauffement peut toutefois être maintenu, le cas/échéant, assez gros pour que la mise en marche de la machine motrice puisse être assurée également par lui. Ce qui importe cependant, c'est que la puis- sance mécanique du moteur adjonctif soit bien utilisée pour le réchauffement.
Si l'on utilise de l'eau comme fluide refroidisseur, il suffit d'un simple étra.nglement en aval de la pompe selon une section convenablement calculée. Celle-ci est établie rationnel- lement de telle sorte qu'elle limite la pression maximum et par là même le nombre de tours maximum du moteur.
La pression cédée par la pompe est relativement grande par rapport aux résistances
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se manifestant dans la machine motrice, de façon à être à peine influencée par celles-ci
Si l'addition d'un produit anti-gel doit être évitée et qu'on évacue l'eau de refroidissement de la machine motrice à combustion interne pendant le réchauffement, celui-ci peut s'accomplir de façon simple suivant l'invention par l'intermédiai- re du système de lubrification à huile. En pareil cas, l'étran- glement que prévoit l'invention est produit par un organe de com- mande placé sous l'effet réactif de la pression qui est déterminée par cet organe.
Il est possible ainsi, indépendamment de la viscosité de l'huile, de régler en permanence le même degré de pression apte à correspondre alors à la puissance maximum du moteur .
Ce moteur à combustion interne peut être étudié de façon spéciale pour assurer une plus grande tra.nsmission de chaleur au fluide refroidisseur. C'est ainsi par exemple que des ailettes peuvent être disposées dans l'espace de refroidissement pour augmen- ter cette cession ou transmission de chaleur et que des canaux conducteurs du fluide refroidisseur ou de leurs équivalents peu- vent être aménagés .
Quand, en vue d'accélérer encore le processus de ré- chauffement, on fait également intervenir les gaz d'échappement du moteur adjonctif pour réchauffer la machine motrice à combustion interne ou d'autres parties de l'installation de force motrice, on peut faire circuler ces gaz d'échappement dans des chemises réchauf- feuses spéciales entourant directement les parties de l'installation de force motrice (radiateur à eau, refroidisseur à huile, changement de vitesse, commande hydraulique, réservoir à combustible, batterie d'accumulateurs électriques ou autres) ou encore faire écouler le fluide refroidisseur, refoulé par la pompe actionnée par le moteur,
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à travers des enveloppes engainant le conduit d'échappement.. de façon que ce fluide absorbe de la chaleur.
Des moyens de ces deux genres peuvent aussi être conjugués.
Dans les dessins annexés sont représentés schéma- tiquement des réalisations possibles du dispositif, objet de l'invention.
La figure 1 représente un pareil dispositif desservi par de l'eau et comportant un petit moteur adjonctif à combustion interne, une pompe actionnée par lui, un poste d'étranglement et une canalisation permettant un circuit à travers la machine motrice à combustion.
La figure 2 représente un organe de commande d'un dispositif suivant l'invention, cet organe de commande subissant la réaction de la pression.
La figure 3 représente une machine motrice à combus- tion interne équipée d'un dispositif de réchauffement conforme à l'invention et utilisant l'huile de graissage de cette machine.
Dans la figure 1, 1 désigne une machine motrice à combustion interne, 2 le radiateur à eau appartenant à cette machine, 3 le conduit qui relie ce radiateur 2 à une pompe 4, 5 une tubulure faisant communiquer les chemises des cylindres de la machine motrice 1 et le radiateur 2, 6 un conduit reliant la pompe à eau 4 et les chemises des cylindres de la machine motrice. 7 désigne un petit moteur à combustion interne pourvu d'une chemise de refroidissement 8, d'une pipe d'échappement 9 et d'une gaine refroidisseuse 10 entourant cette pipe 9. Le vilbrequin 11 du moteur 7 actionne une pompe à engrenage 12 à laquelle de l'eau provenant du conduit 3 est amenée par un con- duit de branchement 13. Dans la tubulure de refoulement de la pompe 12 est ménagé un orifice étranglé 15.
Après avoir franchi cet orifice, l'eau passe dans une tubulure 14 et gagne la chemise de refroidissement 8 pour revenir par une autre tubulure 16 dans
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le conduit 3.
Pour réchauffer ou maintenir chaud la machine motri- ce 1 à combustion interne, on met en marche le moteur adjonctif 7, de façon à faire fonctionner la pompe 12. L'eau de refroidisse- ment qui lui arrive par le conduit 13 est ainsi refoulée à tra- vers l'orifice étranglé 15. Comme la pompe 12 est capable de refouler une quantité d'eau bien plus grande que celle qui peut franchir cet orifice 15, l'eau qui est refoulée par la pompe 12 s'échauffe fortement. Cette eau parvient par la tubulure 14 dans la chemise de refroidissement 8 du moteur 7 et dans la gaine de refroidissement 10 de la pipe d'échappement 9 pour gagner ensuite par la tubulure 16 le conduit 3 en amont de la pompe 4.
Au cours de son passage à travers les espaces 8 et 10, cette eau s'est échauffée encore davantage et cède maintenant au cours de son passage à travers la pompe 4, le conduit 6 et la chemise de refroidissement des cylindres de la machine motrice 1 de la chaleur à ces divers organes. Traversant le radiateur 2 ou éventuellement un conduit environnant de type connu prévu autour de ce radiateur l'eau revient dans le conduit 3 et par le con- duit de branchement 13 dans la pompe 12. Les conduits 13 et 16 peuvent être commandés par des vannes de barrage .
Dans la figure 2, 21 désigne un conduit d'adduction aboutissant à une pompe à huile 22 actionnée par un petit moteur à combustion interne de façon analogue à la pompe 12 représentée en figure 1. Dans la tubulure de refoulement 23 de la pompe 22 est monté un tiroir 24 sur lequel agit un petit ressort 25 et qui supporte à son extrémité supérieure un disque ou piston 26 guidé dans un alésage 27. 28 désigne un orifice d'écoulement., 29 un canal partant d'un espace 30 situé en aval de la pompe à huile 22 et aboutissant dans l'alésage 31 qui guide le tiroir. 32 désigne un canal qui réunit le conduit 33 conduisant l'huile refoulée sous
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pression à la machine motrice à l'espace situé au-dessus du dis- que 26.
Enfin 34 désigne un orifice d'écoulement, et 35, 36 sont les bords de travail ou de distribution du tiroir 24.
La pression engendrée par la pompe 22 agit contre la surface inférieure au tiroir 24 avec une force plus ou moins grande selon le nombre de tours que fait la pompe. Une ouverture déterminée est ménagée ainsi à la hauteur du bord de distribu- tion 35 du tiroir 24, ce qui donne lieu à une pression correspon- dante dans le conduit 33. Lorsque le nombre de tours augmente, le tiroir 24 est légèrement soulevé, de sorte que son bord! de distribution 35 ménage à la hauteur du canal 29 une plus grande ouverture pour le passage de l'huile. La pression d"huile aug- mente donc dans le conduit 33.
Cette pression agit par le canal 32 contre la face supérieure du piston 26, repousee quelque peu le tiroir 24 vers le bas par suite de l'accroissement de pression et réduit ainsi l'ouverture de passage à la hauteur du bord de distribution 35 de ce tiroir. Dès que la pression agissant sur la face terminale inférieure du tiroir 24 s'équilibre avec la pression agissant contre la face supérieure du piston 26 (additionnée de la force du ressort 25) l'ouverture de passage à la hauteur du bord de distribution 35 du tiroir est ajustée à la valeur alors existante du nombre de tours que fait la pompe.
Quand par ailleurs le nombre de tours que fait la pompe 22 s'abaisse, la pression qui s'exerce contre la face infé- rieure du tiroir 24 diminue. Ce tiroir descend quelque peu; son bord de distribution 35 réduit ainsi la section de passage de l' huile sous pression qui sort du canal 29 ou même l'obture, tandis qu'une petite ouverture de sortie s'ouvre à la hauteur du bord de distribution 36 du tiroir, ce qui permet à une petite quantité d'huile de s'y écouler. La pression régnant dans le conduit 33 et par suite sur le disque 26 diminue de façon correspondante.
Le tiroir 24 est donc aussitôt légèrement repoussé vers le haut,
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de sorte que son bord de distribution 36 referme la section de passage et que son bord de distribution 35 ajuste la section de passage appropriée au nombre de tours plus faible que fait alors la pompe 22 et qui correspond à l'équilibre entre les pressions se manifestant entre l'espace situé au-dessous du tiroir 24 et l'espace situé au-dessus du disque 26 .
C'est ainsi qu'indépendamment du degré de viscosité de l'huile employée, la section de passage et par conséquent le degré de pression sont constamment réglés automatiquement à la valeur exactement nécessaire au réchauffement et au refoulement de cette huile.
Dans la figure 3, 1 désigne ici encore la machine motrice à combustion interne, 2 le radiateur servant à refroidir son eau de circulation, 4 la pompe à eau de réfrigération pourvue d'un conduit de refoulement 6.7 désigne le moteur à combustion interne qui est adjoint à cette machine pour le réchauffement ou la conservation de la chaleur.
Dans cet exemple, ce moteur 7 co- opère avec le système parcouru par l'huile de graissage. 40 désigne un échangeur de chaleur associé à la machine motrice 1 et comportant une chambre d'eau raccordée à un conduit 41 venant du radiateur 2 et à un conduit 42 venant de la pompe 4 entraînant l'eau de réfrigération. 43 désigne un conduit d'huile aboutis- sant à l'échangeur de chaleur 40 et provenant de la pompe à huile de graissage (non représentée) logée dans la machine mo- trice 1.44 désigne un autre conduit réunissant l'échangeur de chaleur 40 à l'intérieur de la machine, c'est-à-dire aux endroits à lubrifier. 45 désigne un autre conduit faisant communiquer la partie inférieure du carter de la machine motrice 1 à une pom- pe 46 actionnée par le moteur 7.
47 désigne un coffret renfer- mant un organe de commande analogue à celui que montre la figure 2, et relié par une tubulure 48 de refoulement d'huile sous pression
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à la chemise de refroidissement du moteur ad jonctif 7. Ce dernier est relié, en outre, par un conduit 49 à l'échangeur ' chaleur 40. Dans le conduit 43 et en amont de son raccorde- ment avec l'échangeur de chaleur 40 est monté une soupape de retenue 50 présentant une percée 51. Une autre soupape de retenue peut être montée dans le conduit 49 .
L'huile puisée par le conduit 45 dans la partie inférieure du carter de la machine motrice 1 est propulsée par l'action de la pompe 46 commandée par le moteur 7 et suivant un réglage de pression opéré par un or- gane de commande tel que celui représenté en figure 2 au coffret 47 et refoulée par la tubulure 48 dans la chemise de refroidissement du moteur 7 et amenée de là à l'échangeur de chaleur 40 par le conduit 49. L'huile réchauffée cède de sa chaleur pendant son parcours à travers l'échangeur de chaleur 40, le conduit 44, les canaux à huile aménagés à l'intérieur de la machine motrice 1 et lorsqu'elle s'échappe aux endroits de lubrification aux organes correspondants de la machine 1 et s'écoule vers la masse d'huile formant puisard qui se trouve à la partie inférieure de cette machine.
Grce à l'action de la soupape de retenue 5 0, on est sér, d'une part, qu'une quantité d'huile suffisante parvient dans le conduit 44 et, d'autre part, qu'une partie de l'huile peut en passant à travers la percée 51 gagner la pompe à huile de la machine motrice 1, et réchauffer par là même cette machine et les organes reliés à elle.
Comme on le voit, il est possible gr$ce à la réalisation du dispositif, objet de l'invention,que montre la figure 3 de réchauffer ou maintenir chaudes pendant un temps prolongé faisant suite à leur mise à l'arrt des ma- chines motrices à combustion interne dont on a fait écouler l'eau de réfrigération.
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Device for heating combustion engines with liquid cooling, in particular for motor vehicles.
This invention relates to a device for heating or keeping hot power plants comprising internal combustion engine machines with liquid cooling, in particular for motor vehicles, using an adjunctive internal combustion engine.
In accordance with the invention, this adjunctive internal combustion engine drives a pump which, with a view to heating, gives rise under a strong constriction to a circuit of the cooling fluid through the cooling or refrigeration spaces of the engine engine. internal combustion. this arrangement has the advantage that the coolant heats up to a significant extent thanks to the throttle. the current this heated coolant fluid is sent through the cooling jacket of the adjunctive engine where this fluid absorbs a new quantity of heat and gives way during its
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heat path through the prime mover which is used to heat the parts of this machine.
The dimensions of the pump and the amplitude of the throttle are calculated according to the invention so that all the power of the adjunctive motor is absorbed by the pump.
As the cooling fluid, water or oil can be used.
As the mechanical power transferred by the adjunctive engine as well as secondly the heat taken from its coolant are used to heat up the combustion engine machine, it is brought in a short time even in severe cold. at the temperature required for switching on. The adjunctive internal combustion engine can also be used to actuate other devices forming part of the motive power plant such as, for example, a fuel pump or the like.
The internal combustion engine machine can, by way of example, be started with the aid of an electric starter which can be constructed to normal dimensions in connection with the heating device provided for by the invention. The adjunctive internal combustion engine which serves for heating can however be kept, if necessary, large enough so that the starting of the prime mover can also be ensured by it. What is important, however, is that the mechanical power of the adjunctive motor is properly used for heating.
If water is used as a cooling fluid, a simple étra.nglement downstream of the pump is sufficient in a suitably calculated section. This is rationally established in such a way that it limits the maximum pressure and hence the maximum number of revolutions of the engine.
The pressure released by the pump is relatively large compared to the resistors
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manifesting itself in the motive machine, so as to be hardly influenced by them
If the addition of an anti-freeze product is to be avoided and the cooling water of the internal combustion engine engine is evacuated during the heating, this can be accomplished simply according to the invention by through the oil lubrication system. In such a case, the constriction provided for by the invention is produced by a control member placed under the reactive effect of the pressure which is determined by this member.
It is thus possible, independently of the viscosity of the oil, to constantly adjust the same degree of pressure capable of corresponding then to the maximum power of the engine.
This internal combustion engine can be specially designed to ensure greater heat tra.nsmission to the coolant. It is thus, for example, that fins can be arranged in the cooling space to increase this heat transfer or transmission and that conducting channels of the cooling fluid or their equivalents can be arranged.
When, in order to further accelerate the heating process, the exhaust gases of the adjunctive engine are also brought in to heat the internal combustion engine or other parts of the motive power plant, it is possible to circulate these exhaust gases in special heating jackets directly surrounding the parts of the motive power installation (water radiator, oil cooler, gear change, hydraulic control, fuel tank, electric storage battery or others) or else let the coolant flow, delivered by the pump actuated by the engine,
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through envelopes sheathing the exhaust duct .. so that this fluid absorbs heat.
Means of these two kinds can also be combined.
In the accompanying drawings are shown diagrammatically possible embodiments of the device, object of the invention.
FIG. 1 represents such a device served by water and comprising a small adjunctive internal combustion engine, a pump actuated by it, a throttling station and a pipe allowing a circuit through the combustion engine machine.
FIG. 2 represents a control member of a device according to the invention, this control member undergoing the reaction of the pressure.
FIG. 3 represents an internal combustion engine machine equipped with a heating device according to the invention and using the lubricating oil of this machine.
In figure 1, 1 designates an internal combustion engine machine, 2 the water radiator belonging to this machine, 3 the duct which connects this radiator 2 to a pump 4, 5 a pipe making the liners of the cylinders of the engine engine communicate. 1 and the radiator 2, 6 a conduit connecting the water pump 4 and the liners of the cylinders of the prime mover. 7 denotes a small internal combustion engine provided with a cooling jacket 8, an exhaust pipe 9 and a cooling duct 10 surrounding this pipe 9. The crankshaft 11 of the engine 7 actuates a gear pump 12 to which the water coming from the pipe 3 is brought by a connection pipe 13. In the delivery pipe of the pump 12 is formed a constricted orifice 15.
After passing through this orifice, the water passes through a pipe 14 and gains the cooling jacket 8 to return through another pipe 16 in
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conduit 3.
To heat up or keep the internal combustion engine 1 machine hot, the adjunctive motor 7 is started, so as to operate the pump 12. The cooling water which arrives to it through the duct 13 is thus discharged. through the constricted orifice 15. As the pump 12 is capable of discharging a quantity of water much greater than that which can pass through this orifice 15, the water which is discharged by the pump 12 heats up greatly. This water arrives through the pipe 14 into the cooling jacket 8 of the engine 7 and into the cooling duct 10 of the exhaust pipe 9 to then gain through the pipe 16 the pipe 3 upstream of the pump 4.
During its passage through spaces 8 and 10, this water has heated up even more and now gives way during its passage through the pump 4, the duct 6 and the cooling jacket of the cylinders of the prime mover 1 of heat to these various organs. Passing through the radiator 2 or possibly a surrounding duct of known type provided around this radiator, the water returns into the duct 3 and through the connection duct 13 into the pump 12. The ducts 13 and 16 can be controlled by valves. dam.
In Figure 2, 21 denotes an adduction pipe leading to an oil pump 22 operated by a small internal combustion engine in a manner similar to the pump 12 shown in Figure 1. In the delivery pipe 23 of the pump 22 is mounted a slide 24 on which acts a small spring 25 and which supports at its upper end a disc or piston 26 guided in a bore 27. 28 designates a flow orifice., 29 a channel starting from a space 30 located downstream of the oil pump 22 and ending in the bore 31 which guides the spool. 32 designates a channel which joins the conduit 33 leading the oil discharged under
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pressure on the prime mover to the space above the disc 26.
Finally 34 designates a flow orifice, and 35, 36 are the working or dispensing edges of the drawer 24.
The pressure generated by the pump 22 acts against the lower surface of the spool 24 with a greater or lesser force depending on the number of revolutions made by the pump. A determined opening is thus provided at the height of the dispensing edge 35 of the drawer 24, which gives rise to a corresponding pressure in the duct 33. When the number of turns increases, the drawer 24 is slightly raised, by so its edge! distribution 35 provides at the height of the channel 29 a larger opening for the passage of oil. The oil pressure therefore increases in line 33.
This pressure acts through the channel 32 against the upper face of the piston 26, pushes the slide 24 down a little as a result of the pressure increase and thus reduces the passage opening at the height of the dispensing edge 35 of this pressure. drawer. As soon as the pressure acting on the lower end face of the spool 24 equilibrates with the pressure acting against the upper face of the piston 26 (added to the force of the spring 25) the passage opening at the height of the dispensing edge 35 of the spool is adjusted to the then existing value of the number of revolutions made by the pump.
When, on the other hand, the number of revolutions made by the pump 22 decreases, the pressure exerted against the underside of the spool 24 decreases. This drawer goes down a little; its distribution edge 35 thus reduces the passage section of the pressurized oil which leaves the channel 29 or even closes it, while a small outlet opening opens at the height of the distribution edge 36 of the spool, which allows a small amount of oil to flow into it. The pressure prevailing in the duct 33 and consequently on the disc 26 decreases correspondingly.
The drawer 24 is therefore immediately pushed slightly upwards,
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so that its distribution edge 36 closes the passage section and that its distribution edge 35 adjusts the appropriate passage section to the lower number of revolutions then made by the pump 22 and which corresponds to the balance between the pressures occurring between the space below the drawer 24 and the space above the disk 26.
Thus, regardless of the degree of viscosity of the oil used, the passage section and consequently the degree of pressure are constantly automatically adjusted to the value exactly necessary for the heating and delivery of this oil.
In Figure 3, 1 here again designates the internal combustion engine machine, 2 the radiator serving to cool its circulating water, 4 the refrigeration water pump provided with a delivery duct 6.7 designates the internal combustion engine which is Assistant to this machine for reheating or heat preservation.
In this example, this engine 7 cooperates with the system through which the lubricating oil passes. 40 designates a heat exchanger associated with the prime mover 1 and comprising a water chamber connected to a pipe 41 coming from the radiator 2 and to a pipe 42 coming from the pump 4 driving the cooling water. 43 designates an oil duct leading to the heat exchanger 40 and coming from the lubricating oil pump (not shown) housed in the driving machine 1.44 designates another duct joining the heat exchanger 40 to the inside of the machine, i.e. at the places to be lubricated. 45 designates another duct communicating the lower part of the casing of the prime mover 1 to a pump 46 actuated by the motor 7.
47 designates a box containing a control member similar to that shown in FIG. 2, and connected by a pipe 48 for delivering pressurized oil.
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to the cooling jacket of the ad junctive motor 7. The latter is also connected by a duct 49 to the heat exchanger 40. In the duct 43 and upstream of its connection with the heat exchanger 40 There is mounted a check valve 50 having a bore 51. Another check valve can be mounted in the conduit 49.
The oil drawn through line 45 in the lower part of the crankcase of the prime mover 1 is propelled by the action of the pump 46 controlled by the motor 7 and according to a pressure adjustment operated by a control member such as that shown in FIG. 2 in the box 47 and discharged by the pipe 48 into the cooling jacket of the engine 7 and brought from there to the heat exchanger 40 by the pipe 49. The heated oil gives up its heat during its journey to through the heat exchanger 40, the duct 44, the oil channels arranged inside the prime mover 1 and when it escapes at the lubrication points to the corresponding parts of the machine 1 and flows towards the mass of oil forming a sump located at the bottom of this machine.
Thanks to the action of the check valve 5 0, it is ensured, on the one hand, that a sufficient quantity of oil reaches the pipe 44 and, on the other hand, that a part of the oil can by passing through the breakthrough 51 gain the oil pump of the prime mover 1, and thereby heat up this machine and the components connected to it.
As can be seen, it is possible, thanks to the realization of the device, object of the invention, shown in FIG. 3 to heat or keep hot for a prolonged time following their stopping of the machines. internal combustion engines from which the cooling water has been drained.