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L'invention concerne une machine à piston à gaz chaud (moteur à gaz chaud et machine frigorifique fonction- nant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud) munie d'un dispositif régulateur de la quantité de fluide actif.
Il est connu de modifier la quantité de fluide actif d'une machine à gaz chaud, afin de faire varier la puissance absorbée ou fournie par la machine, cette modification s'ef- fectuant au moment où le fluide participiant au cycle thermo- dynamique atteint sa plus basse pression. Ce mode de réglage présente cependant un inconvénient : ne permet guère d'ob- tenir le réglage rapide que nécessitent, par exemple, les moteurs de traction et les moteurs de groupes électrogènes.
Machine à piston à gaz chaud comportant un dispositif régulateur de la quantité de fluide actif.
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Dans un réglage tel que l'augmentation de la puissance soit obtenue par une addition de fluide actif, ce fluide commence par freiner le piston. En effet, au début, le travail de com- pression requis pendant un cycle est plus grand que celui qui correspond au travail de détente du cycle précédent. De ce fait, pendant les premiers moments, la puissance de la machine est donc moindre au lieu d'être plus grande, ce qui entraîne un freinage. Un phénomène analogue se produit lorsqu'on réduit la puissance en diminuant la quantité de fluide actif. Pendant les premiers moments, le travail de compression requis pendant un cycle est plus petit que le travail de compression correspondant au travail de détente du cycle précédent et la machine débite donc, non pas une puissance moindre, mais une puissance plus grande et son régime s'accélère.
Lorsque le réglage s'effectue au moment où la pression est minimum, l'importance de la variation de puissance est assez petite, car elle est déterminée par la plus grande pression minimum admissible et par la plus petite pression mi- nimum réalisable, par exemple 1 atmosphère. Pour une pression minimum admissible de 12 atmosphères, on obtient alors une va- riation de 1 à 12. En outre, il est difficile d'arrêter le moteur lorsque la pression minimum réalisable est obtenue, car la puissance développée est alors encore assez grande par rapport aux pertes par frottement, etc.
Ce mode de réglage présente encore un autre inconvénient : les moyens servant au réglage au moment où la pression est la plus basse ne peuvent servir au démarrage de la machine, car dans cette position des pistons, l'air comprimé ne fournit pas le travail positif qui pourrait déplacer les pistons. Il faut donc prévoir un dispo- sitif spécial pour le démarrage.
Pour obvier à ces inconvénients, la machine à piston à gaz chaud conforme à l'invention, équipée d'un dispositif
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permettant de régler la quantité de fluide actif, comporte des moyens qui, tant pour l'introduction dans l'enceinte active d'une certaine quantité de fluide que pour le retrait d'une certaine quantité de fluide, peuvent établir une communication périodique entre cette enceinte et une seconde enceinte pour le fluide actif, lorsque la pression du fluide participant au cycle est pratiquement à sa valeur maximum.
Ce mode de réglage convient particulièrement bien aux moteurs de traction et aux moteurs des groupes électro- gènes. Lorsque l'addition de fluide s'effectue au moment où la pression est la plus élevée, cette pression augmente ; fluide ajouté participe donc immédiatement à la détente.
Le travail de détente obtenu pendant un cycle dé- passe donc initialement celui qui correspondrait au travail de compression de ce cycle, de sorte que la machine fournit im- médiatement une plus grande puissance. Lorsqu'on diminue la quantité de fluide, la plus haute pression du fluide baisse, le fluide évacué ne participe donc pas à la détente et au début, le travail de détente d'un cycle est plus petit que celui qui correspondrait au travail de compression de ce cycle.
Ce mode de réglage permet d'augmenter notablement le degré de variation, car celui-ci est déterminé par la plus haute pression maximum et par la plus basse pression maximum réalisa- ble, par exemple 1 atmosphère. Ceci permet de réaliser une variation de 1 à 30 par exemple, si la plus haute pression maxi- mum est 30 atmosphères, ce qui correspond à la pression minimum de 12 atmosphères indiquée pour le cas précédent. Cet agencement permet, en outre, d'arrêter la machine quand la pression maximum est égale à la pression atmosphérique, car la puissance fournie est alors assez petite par rapport aux pertes par frottement etc.
En outre, les pistons occupant la position requise, le démarrage peut s'effectuer à l'air comprimé, éventuellement après tâtonnement, à l'aide des moyens régula-
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teurs, car, dans cette position des pistons, le travail fourni est positif et les pistons se déplacent. Il est donc superflu de prévoir un dispositif de démarrage spécial.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La figure 1 montre une machine à piston à gaz chaud appropriée à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
La machine comporte un piston 1 et un balayeur 2 qui délimitent les enceintes dans lesquelles se décrit le cycle, à savoir la chambre froide 3 et la chambre chaude 4. La chambre froide 3 communique avec la chambre chaude 4, par l'inter- médiaire du réfrigérant 5, du récupérateur 6 et du réchauffeur 7.
Tant le piston 1 que le balayeur 2 agissent, par l'intermé- diaire de bielles, sur le vilebrequin 8 dont les manivelles sont décalées de 90 .
Dans le canal 11 se trouve une soupape de réglage 9, qu'un ressort 10 maintient fermée. Le canal 11 permet de faire communiquer la chambre froide 3 et l'enceinte de réglage 12 dans laquelle on peut entretenir les pressions requises.
Le démarrage de la machine peut s'effectuer soit à l'aide de l'enceinte de réglage précitée, soit à l'aide d'un cylindre de démarrage spécial 13 qui, après l'ouverture du robinet 14, communique, par l'intermédiaire du canal 11, avec l'enceinte active de la machine (le robinet 15 étant alors fermé).
La soupape 9 s'ouvre à l'aide du levier 16 du poussoir 17 à galet et de la came 18. La fig.la est une vue de profil de cette came dont la forme est telle que la soupape
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9 s'ouvre lorsque la pression du fluide actif atteint sa valeur maximum...
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L'invention peut évidemment se réaliser sousd'autres formes que celle représentée sur la fig.l; on peut utiliser, par exemple, des tiroirs et des robinets.
RESUME
Machine à piston à gaz chaud, munie d'un dispositif régulateur de la quantité de fluide actif, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens qui, tant pour l'introduction dans l'enceinte active d'une quantité de fluide que pour le retrait d'une quantité de ce fluide, peuvent établir une communication périodique entre cette enceinte et une seconde enceinte pour le fluide actif, lorsque les pistons occupent une position telle que la pression du fluide actif participant au cycle est pra- tiquement à sa valeur maximum.
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The invention relates to a hot gas piston machine (hot gas engine and refrigeration machine operating on the reverse principle to that of the hot gas engine) provided with a device for regulating the quantity of active fluid.
It is known to modify the quantity of active fluid of a hot gas machine, in order to vary the power absorbed or supplied by the machine, this modification taking place at the moment when the fluid participating in the thermodynamic cycle reaches. its lowest pressure. However, this adjustment mode has a drawback: it hardly makes it possible to obtain the rapid adjustment required, for example, by traction motors and generator set motors.
Hot gas piston machine comprising a device for regulating the quantity of active fluid.
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In an adjustment such that the increase in power is obtained by an addition of active fluid, this fluid begins by braking the piston. In fact, at the start, the compression work required during a cycle is greater than that which corresponds to the relaxation work of the previous cycle. Therefore, during the first moments, the power of the machine is therefore less instead of being greater, which results in braking. A similar phenomenon occurs when the power is reduced by reducing the quantity of active fluid. During the first moments, the compression work required during a cycle is smaller than the compression work corresponding to the relaxation work of the previous cycle and the machine therefore delivers, not less power, but more power and its speed s 'accelerated.
When the adjustment is carried out when the pressure is minimum, the magnitude of the power variation is quite small, because it is determined by the greatest minimum admissible pressure and the lowest achievable minimum pressure, for example 1 atmosphere. For a minimum admissible pressure of 12 atmospheres, a variation of 1 to 12 is obtained. In addition, it is difficult to stop the engine when the minimum achievable pressure is obtained, because the developed power is then still quite large by compared to friction losses, etc.
This adjustment mode has yet another drawback: the means used for adjustment at the moment when the pressure is lowest cannot be used to start the machine, because in this position of the pistons, the compressed air does not provide the positive work. that could move the pistons. It is therefore necessary to provide a special device for starting.
To overcome these drawbacks, the hot gas piston machine according to the invention, equipped with a device
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making it possible to adjust the quantity of active fluid, comprises means which, both for the introduction into the active enclosure of a certain quantity of fluid and for the withdrawal of a certain quantity of fluid, can establish periodic communication between this enclosure and a second enclosure for the active fluid, when the pressure of the fluid participating in the cycle is practically at its maximum value.
This setting mode is particularly suitable for traction motors and motors of generating sets. When the addition of fluid takes place at the moment when the pressure is highest, this pressure increases; added fluid therefore immediately participates in the relaxation.
The expansion work obtained during a cycle therefore initially exceeds that which would correspond to the compression work of this cycle, so that the machine immediately provides greater power. When the quantity of fluid is reduced, the highest pressure of the fluid drops, the discharged fluid therefore does not participate in the expansion and at the beginning, the expansion work of a cycle is smaller than that which would correspond to the compression work of this cycle.
This adjustment mode makes it possible to significantly increase the degree of variation, since it is determined by the highest maximum pressure and by the lowest achievable maximum pressure, for example 1 atmosphere. This allows a variation from 1 to 30, for example, if the highest maximum pressure is 30 atmospheres, which corresponds to the minimum pressure of 12 atmospheres indicated for the previous case. This arrangement also makes it possible to stop the machine when the maximum pressure is equal to atmospheric pressure, because the power supplied is then quite small compared to the friction losses etc.
In addition, with the pistons occupying the required position, starting can be carried out with compressed air, possibly after trial and error, using the regulating means.
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teurs because, in this position of the pistons, the work provided is positive and the pistons move. It is therefore superfluous to provide a special starting device.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
FIG. 1 shows a hot gas piston machine suitable for implementing the method according to the invention.
The machine comprises a piston 1 and a sweeper 2 which delimit the enclosures in which the cycle is described, namely the cold room 3 and the hot room 4. The cold room 3 communicates with the hot room 4, through the intermediary. refrigerant 5, recuperator 6 and heater 7.
Both piston 1 and sweeper 2 act, via connecting rods, on crankshaft 8, the cranks of which are offset by 90.
In channel 11 there is an adjustment valve 9, which a spring 10 keeps closed. The channel 11 allows the cold room 3 to communicate with the control chamber 12 in which the required pressures can be maintained.
The machine can be started up either by means of the aforementioned adjustment chamber, or by means of a special starting cylinder 13 which, after opening the valve 14, communicates via the intermediate channel 11, with the active enclosure of the machine (the valve 15 then being closed).
The valve 9 opens using the lever 16 of the roller plunger 17 and the cam 18. Fig.la is a side view of this cam, the shape of which is such that the valve
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9 opens when the pressure of the active fluid reaches its maximum value ...
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The invention can obviously be realized under other forms than that shown in fig.l; one can use, for example, drawers and taps.
ABSTRACT
Hot gas piston machine, provided with a device for regulating the quantity of active fluid, characterized in that it comprises means which, both for the introduction into the active enclosure of a quantity of fluid and for the withdrawal of a quantity of this fluid, can establish periodic communication between this enclosure and a second enclosure for the active fluid, when the pistons occupy a position such that the pressure of the active fluid participating in the cycle is practically at its maximum value .