Moteur compresseur. La présente invention a pour objet un moteur.compres.seur comportant un moteur à explosion à deux temps -et un réservoir relié au cylindre de ce moteur par le conduit d'é chappement dudit moteur, les lumières d'é chappement étant placées près du fond du cylindre et découvertes au bout d'une faible partie d e -la course du piston,
et le conduit d'échappement étant court et renfermant un obturateur placé au voisinage immédiat du cylindre et disposé pour s'ouvrir vers le ré servoir sous la poussée des gaz, de combus tion s'échappant du cylindre et pour se refer mer sous le choc en retour de ces; gaz.
Un appareil ainsi agencé permet d'obte nir et de retenir d'ans le cylindre, dès l'ins tant de l'échappement et jusqu'à l'instant de l'admission, une dépression élevée, malgré la forte pression qui règne dans le réservoir lorsqu'une quantité suffisante de gaz d'é chappement s'y est accumulée, et cette dé- pre-ssion élevée assure l'introduction d'une pleine charge de gaz frais dans le cylindre sous la seule poussée de l'atmosphère exté rieure,
c'est-à-dire sans le secours d'aucun dispositif de précompression intercalé entre le carburateur du moteur et les lumières d'ad mission; grâce à cette dépression élevée, tout dispositif de balayage est également inutile pour éviter que les gaz frais ne soient trop dilués par les gaz brûlés résiduels.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale par tielle d'une forme d'exécution du compres seur, le réservoir étant vu en élévation; Les fig. 2 et 3 sont des vues analogues ù la fig. 1, concernant les autres formes d'exé cution; La fig. 4 est un diagramme servant à l'eexplication du fonctionnement.
Le compresseur comporte un cylindre 1 ouvert à la base et renfermant un piston 2 relié par une bielle 3 au vilebrequin d'un arbre muni d'un volant 4.
Le mélange gazeux est fourni par un car burateur (non représenté) et pénètre dans le cylindre par une tubulure d'admission 5, en communication avec des lumières 6;<I>si</I> on le désire, on peut intercaler entre le carburateur et le cylindre un clapet de retenue enfermé dans une enveloppe 7 qui est représentée sur la gauche de la fig. 1 et qui renferme le clapet proprement dit constitué par une mince lame métallique 7a;
cette lame est maintenue entre un disque 8 ajouré à sa. périphérie et ayant par exemple la section représentée et un anneau 9 également ajouré.
Vers sa partie supérieure, le cylindre est pourvu d'une chambre circulaire 10 en com- munication, d'une part, avec le cylindre par des lumières 11 d'échappement des gaz brû lés et, d'autre part, au moyen d'une embou chure 12, dont les bords évasés constituent une bride, avec un réservoir 13 réuni au cy lindre par @l'intermédiaire de ladite bride.
Les lumières 11 sont obturées par un cla pet constitué par une lame métallique souple 14 enroulée en forme d'anneau et entouré d'un anneau de butée ajouré 15.
Le cylindre 1 est muni d'ailettes de re froidissement 16 et il porte à sa partie su périeure une bougie d'allumage 17.
19 désigne un manomètre indiquant la pres sion qui règne à l'intérieur du réservoir 1.3, et 19 désigne un robinet décompresseur ser vant, comme il sera expliqué plus .loin, à la mise en marche de l'appareil; sur ce réser voir est branchée une conduite (non représen tée) amenant le fluide comprimé vers le point d'utilisation.
Le fonctionaement de ce compresseur est le suivant: La mise en marche se fait comme dans un moteur quelconque; après quelques tours de lancement. le robinet 19 étant ouvert ou non, un volume suffisant de gaz frais est aspiré dans le cylindre, et, après compression, une première explosion se produit, lorsque le pis ton est à son point mort haut.
Après une course utile très courte, le pis ton 2 découvre les lumières 11 et les gaz brû lés, sous l'influence de l'énergie cinétique qu'ils contiennent, passent dans le réservoir 13 en soulevant le clapet 14 et en laissant une forte dépression dans le cylindre; en même temps, le piston entraîne le volant 4 dont la force vive est suffisante pour qu'il puisse ramener ce piston à son point mort haut.
En oontnuant de descendre, le piston maintient ou même augmente le vide régnant déjà. dans le cylindre et. un peu avant d'attein dre son point mort bas, il découvre les lu mières d'admission 6 et une charge de gaz frais remplit le cylindre; cette charge est comprimée par le piston qui remonte, une nou velle explosion a lieu et le cycle décrit ci- dessus, identique à, celui d'un moteur à deux temps, se reproduit.
Il doit être bien entendu que le vide laissé dans le cylindre -est la conéquence de la vi tesse acquise par les gaz au moment de l'ex plosion, ces gaz se projetant hors du cylindre par les orifices d'échappement en une masse qui n'a pas eu le temps de se détendre; la pression dans le réservoir 13 est la résultante de la force vive de ces gaz; lorsque le cla pet 1-1 a donné passage à la. vague gazeuse pour lui permettre permettre de passer dans le réser voir<B>13,</B> il est refermé sous l'action de la vague de retour des gaz tendant à s'échap per du réservoir; la pression qui règne dans celui-ci maintient ensuite le clapet fermé.
L'énergie cinétique des gaz est ainsi uti. usée dans cet appareil sous deux formes; de puis le point mort haut jusqu'aux lumières d'échappement, le piston subit la poussée des gaz et transmet le travail correspondant au volant qui l'emmagasine sous forme de force vive pour le restituer pendant le res tant du cycle; une fois les lumières d'échap pement démasquées, l'énergie restant dans les gaz de combustion a. pour effet de projeter ces gaz au dehors et elle est transformée en un accroissement de la pression daim le ré servoir 13.
Le rapport existant entre ces deux par ties de l'énergie développée dépend de la. po sition des lumières d'échappement. c'est-à-dire de leur distance au point mort haut; plus elles sont rapprochées de celui-ci, moins l'é nergie transmise au piston est grande et plus la pression obtenue dans le réservoir peut être élevée.
La bougie 17 est placée de manière que l'étincelle qu'elle donne éclaire dans toutes les directions la chambre d'explosion et qu'elle se produise autant que possiblEi au cen tre de gravité du volume de ladite chambre.
La masse du clapet '14 est aussi faible chie possible et celui-ci est placé au voisinage immédiat du cylindre de manière que le vo lume libre existant entre celui-ci et le clapet soit aussi réduit que possible; en particulier. on évite tout conduit tubulaire en deçà du clapet et surtourt au delà, attendu que dans un tel conduit il se produirait des remous et des coups de bélier qui troub'eraient le bon fonctionnement du clapet.
En outre, le réservoir est disposé aussi près que possible du clapet 14 et sa capacité est importante par rapport à la cylindrée, pour avoir un amortissement rapide de la force vive des gaz.
L'emploi du clapet 7a dans la tubulure d'admission 6 est avantageux du fait que le vide ou la dépression régnant dans le cy lindre au moment de l'admission est très pro fond et que l'entrée de la colonne gazeuse se fait très brusquement); les gaz frais, en remplissant le cylindre 1, engendrent une surpression qui est due à leur force vive, et comme leur sortie est empêchée par le c'apet 7a, on obtiendra ainsi une suralimentation de la, cylindrée et un rendement supérieur du moteur. compresseur.
Dans le diagramme de la fig. 4 sont re présentées les différentes phases du fonction nement du moteur compresseur pendant une course complète du piston; l'allumage a lieu au point A qui correspond à l'angle au centre a avant l'arrivée du piston au point mort haut B;
la course utile du piston jus qu'à ce qu'il découvre les lumières 11 d'é chappement correspond à un déplacement a a ngulaire P du volant, de B en C; cette course est relativement petite. L'échappement se produit de C. <I>en D</I> pour un déplacement angulaire y du volant; et c'est à partir de ce moment que le cylindre 1 est en dépression.
Quand le clapet 14 s'est re fermé, ce qui se produit entre les points C et D, la dépression s'accroît clans le cylindre jusqu'au point E où commence l'admission, celle-ci se poursuivant de E à r pour un dé placement angulaire 8 du volant. Le cylindre se remplit de gaz frais et à partir du point B' compris entre E et I', diamétralement op posé à B et correspondant au point mort bas du piston, celui-ci commence à remonter pour comprimer la charge gazeuse jusqu'à son point mort haut correspondant au point B où un nouveau cycle d'opérations recommence.
Suivant la forme d'exécution représentée à la fig. 2, dans laquelle les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes que précédemment, on adjoint au compresseur une chemise ou un fourreau 20 commandé par un mécanisme convenable (non repré senté) comme dans les moteurs sans sou pape et effectuant) la distribution; ce four reau, percé de lumières destinées à. venir coïn cider aux moments voulus avec les lumières d'admission et d'échappement du cylindre. assure l'avantage que les lumières d'échap pement sont fermées pendant que se produit la compression, de sorte que les gaz frais ne peuvent pas passer à travers le c'_apet 14 dans le réservoir 13 lorsque la. pression dans celui-ci est faible.
Il peut être avantageux aussi, dans cer tains cas, de disposer l'arrivée des gaz frais à la partie supérieure du cylindre 1, comme représenté à la fig. 3 dans laquelle 5a dési gne la tubulure d'admission et 21 une sou pape; en effet, la culasse du cylindre et la. bougie (non représentée) sont mieux refroi dies et cette dernière qui occupera par exem ple une position inclinée entre la chambre 10 et les ailettes 16, est ainsi placée dans des gaz plus purs.
Ce dispositif permet d'obtenir un réglage plus étendu du moment où se fait l'admis sion et de la: durée de celle-ci; naturellement cette soupape 21 doit être commandée méca- niquement et être munie d'un ressort suffi samment fort pour qu'elle ne s'ouvre pas sous l'effet de la dépression laissée par l'é chappement.
Quelle que soit la forme d'exécution adoptée pour le compresseur, celui-ci peut être alimenté en outre par des gaz compri més envoyés par tout dispositif mécanique tel que ceux employés pour la suralimenta tion des moteurs, tels que turbopompe, etc.
Les gaz comprimés dans le réservoir peu vent être utilisés à toutes fins industrielles, notamment pour la transmission de l'énergie, par exemple pour actionner les outils pneu matiques de choc ou de forage ou tous autres; dans ce cas, il y aura avantage à ne pas re froidir les gaz comprimés.
Ce compresseur peut être utilisé pour la production du froid industriel par détente; dans ce cas. il y a lieu de choisir le combus tible de telle manière que les produits ga zeux de la combustion ne contiennent pas ou peu de vapeurs susceptibles de se- condenser par la détente et le refroidissement, par exemple le gaz de coke ou de charbon de bois.
Il va sans dire que l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution décrites ci- dessus à titre d'exemple, et qu'on pourra, sans s'en écarter, modifier de toute manière convenable la forme, la disposition et le mode de montage des différents organes du compresseur.
Compressor motor. The present invention relates to an engine compressor comprising a two-stroke combustion engine and a reservoir connected to the cylinder of this engine by the exhaust duct of said engine, the exhaust ports being placed near the cylinder. bottom of the cylinder and uncovered at the end of a small part of the piston stroke,
and the exhaust duct being short and containing a shutter placed in the immediate vicinity of the cylinder and arranged to open towards the tank under the thrust of the gases, combustion escaping from the cylinder and to close again under the shock in return for these; gas.
A device thus arranged makes it possible to obtain and retain within the cylinder, from the moment of the exhaust until the moment of admission, a high depression, despite the high pressure which prevails in the cylinder. the tank when a sufficient quantity of exhaust gas has accumulated therein, and this high depression ensures the introduction of a full charge of fresh gas into the cylinder under the sole thrust of the atmosphere exterior,
that is to say without the aid of any precompression device interposed between the engine carburetor and the inlet lights; thanks to this high vacuum, any sweeping device is also unnecessary to prevent the fresh gases from being too diluted by the residual burnt gases.
The accompanying drawing represents, by way of example, several embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a vertical sectional view of one embodiment of the compressor, the reservoir being seen in elevation; Figs. 2 and 3 are views similar to FIG. 1, concerning other forms of execution; Fig. 4 is a diagram for the explanation of the operation.
The compressor has a cylinder 1 open at the base and containing a piston 2 connected by a connecting rod 3 to the crankshaft of a shaft provided with a flywheel 4.
The gas mixture is supplied by a carburator (not shown) and enters the cylinder through an intake manifold 5, in communication with ports 6; <I> if </I> it is desired, it is possible to insert between the carburetor and cylinder a check valve enclosed in a casing 7 which is shown on the left in fig. 1 and which contains the valve proper constituted by a thin metal strip 7a;
this blade is held between a disc 8 perforated at its. periphery and having for example the section shown and a ring 9 also perforated.
Towards its upper part, the cylinder is provided with a circular chamber 10 in communication, on the one hand, with the cylinder by means of exhaust ports 11 for the burnt gases and, on the other hand, by means of a mouthpiece 12, the flared edges of which constitute a flange, with a reservoir 13 joined to the cylinder by means of said flange.
The slots 11 are closed by a shutter consisting of a flexible metal blade 14 wound in the form of a ring and surrounded by a perforated stop ring 15.
Cylinder 1 is provided with cooling fins 16 and it carries a spark plug 17 in its upper part.
19 designates a manometer indicating the pressure prevailing inside the reservoir 1.3, and 19 designates a decompressor valve serving, as will be explained further on, when the device is started; a pipe (not shown) is connected to this reservoir, bringing the compressed fluid to the point of use.
The operation of this compressor is as follows: The start-up is done as in any motor; after a few laps of the launch. the valve 19 being open or not, a sufficient volume of fresh gas is sucked into the cylinder, and, after compression, a first explosion occurs when the udder is at its top dead center.
After a very short useful stroke, the udder ton 2 discovers the lights 11 and the burnt gases, under the influence of the kinetic energy which they contain, pass into the reservoir 13, lifting the valve 14 and leaving a strong depression in the cylinder; at the same time, the piston drives the flywheel 4, the force of which is sufficient for it to be able to bring this piston back to its top dead center.
While going down, the piston maintains or even increases the vacuum already prevailing. in the cylinder and. a little before reaching its bottom dead center, it discovers the inlet lights 6 and a charge of fresh gas fills the cylinder; this charge is compressed by the piston which rises, a new explosion takes place and the cycle described above, identical to that of a two-stroke engine, is repeated.
It must be understood that the vacuum left in the cylinder is the consequence of the speed acquired by the gases at the time of the explosion, these gases projecting out of the cylinder through the exhaust ports in a mass which does not did not have time to relax; the pressure in the reservoir 13 is the result of the dynamic force of these gases; when the cla pet 1-1 has given passage to the. gas wave to allow it to pass into the reservoir see <B> 13, </B> it is closed again under the action of the return wave of gases tending to escape from the reservoir; the pressure therein then keeps the valve closed.
The kinetic energy of the gases is thus used. used in this apparatus in two forms; from then the top dead center to the exhaust ports, the piston undergoes the thrust of the gases and transmits the corresponding work to the flywheel which stores it in the form of live force to restore it during the remainder of the cycle; once the exhaust lights are unmasked, the energy remaining in the flue gases a. the effect of projecting these gases out and it is transformed into an increase in the pressure of the reservoir 13.
The ratio existing between these two parts of the developed energy depends on the. position of the exhaust lights. that is to say their distance from the top dead center; the closer they are to it, the less the energy transmitted to the piston and the higher the pressure obtained in the reservoir can be.
The spark plug 17 is placed in such a way that the spark which it gives illuminates the explosion chamber in all directions and that it occurs as much as possible at the center of gravity of the volume of said chamber.
The mass of the valve 14 is as low as possible and the latter is placed in the immediate vicinity of the cylinder so that the free volume existing between the latter and the valve is as small as possible; in particular. Avoid any tubular conduit below the valve and over short beyond, since in such a conduit there would be eddies and water hammers which would disturb the proper functioning of the valve.
In addition, the reservoir is arranged as close as possible to the valve 14 and its capacity is large compared to the displacement, in order to have a rapid damping of the live force of the gases.
The use of the valve 7a in the intake manifold 6 is advantageous due to the fact that the vacuum or the negative pressure prevailing in the cylinder at the time of admission is very deep and that the entry of the gas column is very suddenly); the fresh gases, by filling the cylinder 1, generate an overpressure which is due to their live force, and as their exit is prevented by the cap 7a, one will thus obtain a supercharging of the displacement and a higher efficiency of the engine. compressor.
In the diagram of fig. 4 are shown the different phases of operation of the compressor motor during a complete stroke of the piston; ignition takes place at point A which corresponds to the center angle a before the piston reaches top dead center B;
the useful stroke of the piston until it discovers the exhaust ports 11 corresponds to an a a ngular displacement P of the flywheel, from B to C; this race is relatively small. The exhaust occurs from C. <I> to D </I> for an angular displacement y of the flywheel; and it is from this moment that cylinder 1 is in depression.
When the valve 14 has re-closed, which occurs between points C and D, the vacuum increases in the cylinder up to point E where the intake begins, the latter continuing from E to r for an angular displacement 8 of the steering wheel. The cylinder is filled with fresh gas and from point B 'between E and I', diametrically opposed to B and corresponding to the bottom dead center of the piston, the latter begins to rise to compress the gas charge to its top dead center corresponding to point B where a new cycle of operations begins again.
According to the embodiment shown in FIG. 2, in which the same reference numerals designate the same components as before, a jacket or a sleeve 20 is added to the compressor, controlled by a suitable mechanism (not shown) as in motors without valve and carrying out the distribution; this oven reau, pierced with lights intended for. come and coincide at the desired times with the cylinder's intake and exhaust lights. provides the advantage that the exhaust ports are closed while the compression is occurring, so that fresh gases cannot pass through the valve 14 into the reservoir 13 when the. pressure in it is low.
It may also be advantageous, in certain cases, to arrange the inlet of the fresh gases at the upper part of the cylinder 1, as shown in FIG. 3 in which 5a designates the intake manifold and 21 a valve; indeed, the cylinder head and the. candle (not shown) are better cooled and the latter which will occupy for example an inclined position between the chamber 10 and the fins 16, is thus placed in purer gases.
This device makes it possible to obtain a more extensive adjustment of the moment when admission is made and of: duration thereof; naturally, this valve 21 must be controlled mechanically and be provided with a sufficiently strong spring so that it does not open under the effect of the negative pressure left by the exhaust.
Whatever embodiment is adopted for the compressor, the latter may be additionally supplied with compressed gases sent by any mechanical device such as those used for supercharging engines, such as turbopumps, etc.
The compressed gases in the reservoir can be used for all industrial purposes, in particular for the transmission of energy, for example to actuate pneumatic impact or drilling tools or any other; in this case, it will be advantageous not to re-cool the compressed gases.
This compressor can be used for the production of industrial cold by expansion; in that case. the fuel should be chosen in such a way that the gaseous products of combustion contain little or no vapors liable to condense by expansion and cooling, for example coke or charcoal gas .
It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments described above by way of example, and that it is possible, without departing from them, to modify in any suitable manner the form, the arrangement and the method of mounting the various components of the compressor.