Machine à au moins un piston libre. La présente invention se rapporte à une machine à au moins un piston libre, pouvant être, par exemple, un auto-générateur à pis tons libres, et comportant au moins un accu mulateur pneumatique d'énergie.
Cette machine est caractérisée, suivant l'invention, en ce que l'espace situé du côté intérieur de l'élément compresseur du piston libre constitue l'espace de compression ser vant à la compression de l'air débité, tandis que l'espace situé du côté extérieur de cet élément du piston constitue l'accumulateur d'énergie.
Les fig. 1 et 2 du dessin annexé repré sentent, à titre d'exemple, chacune de façon schématique, un auto-générateur à pistons libres constituant une forme d'exécution par ticulière de la machine selon l'invention.
L'auto-générateur suivant la fig. 1 com porte un cylindre-moteur 1 dans lequel cou lissent les éléments moteurs 21 et 22 des pis tons libres. Ces éléments 21 et 22 découvrent respectivement, au voisinage des points morts extérieurs des pistons libres, des lu mières d'admission 3 et des lumières d'échap pement 4, ces dernières desservant un collec teur de refoulement 5.
Les deux pistons libres comportent chacun un élément com presseur 61, respectivement 62 coulissant dans un cylindre qu'il sépare en deux chambres 71 et 101, respectivement 72 et 102, les chambres 71 et 72, situées du côté des faces internes des éléments compresseurs 61 et 6z étant mu nies de clapets d'aspiration 8 et de clapets de refoulement 9 et les -chambres 101 et 102, si tuées du côté d es faces externes des éléments 6' et 62 constituant des accumulateurs d'éner gie pneumatiques dans lesquels, au moyen d'un dispositif -de réglage non représenté, est maintenue une pression fonction de la pres sion de débit de l'auto-générateur. Un méca nisme synchronise les débattements des pis tons libres,
ce -mécanisme étant constitué par des crémaillères 11' et 112 solidaires desdits pistons et ayant leurs déplacements conju gués par un pignon 12. L'alimentation en combustible du cylindre moteur 1 a lieu au moyen d'un injecteur 13 alimenté par une pompe 14 actionnée par une came 15, portée par l'axe du pignon de synchronisation 12. Le cylindre 1 est entouré d'un carter étan che 16 alimenté en air sous pression de ba layage et d'alimentation par l'intermédiaire des ouvertures de refoulement commandées par les clapets 9.
Le mécanisme de synchronisation étant agencé de façon à ne pouvoir limiter en au cune façon l'amplitude des courses des pis tons, les accumulateurs pneumatiques 101 et 102 sont dimensionnées de façon qu'ils puis sent absorber au moins la totalité du travail moteur développé pendant une course mo trice d'amplitude exceptionnelle, cette ampli tude limite pouvant être, par exemple, celle d'une course pour laquelle la totalité de l'air contenu dans le cylindre 1 aurait été combi née à un grand excès de combustible anorma lement introduit.
On évitera ainsi que, pour une telle course, les pistons ne viennent buter contre le fond des accumulateurs pneumatiques 101 et 102, cette sécurité étant obtenue sans im poser aucune fatigue particulière au méca nisme de synchronisation des susdits piston, ledit mécanisme pouvant alors être construit de façon très légère.
Mais il pourrait arriver, lorsqu'il se pro- dui plusieurs courses exceptionnelles consé cutives, que le travail absorbé par l'élément compresseur soit insuffisant pour absorber l'excès d'énergie emmagasiné dans les accu mulateurs pneumatiques. Ainsi, l'amplitude des courses irait en croissant vers les points morts intérieurs, d'où résulterait un accrois sement de la compression dans le cylindre moteur, un travail moteur plus grand en core, donc un accroissement de la course du côté des points morts extérieurs. Ainsi l'am plitude des courses finirait par dépasser l'amplitude limite exceptionnelle pour la quelle sont établis les susdits accumulateurs.
Afin d'empêcher un tel accroissement continu de la longueur des course, le pis ton 21, 61 est muni d'un poussoir 17, qui, lorsque la course dépasse l'amplitude maxi mum compatible avec un régime continu, vient buter contre un basculeur 18 de façon à assurer, d'abord, tant que la longueur de la course n'a dépassé la valeur limite que d'une petite quantité, l'ouverture d'une soupape 19, et ensuite, lorsque la longueur de la course a dépassé la valeur limite d'une quantité plus grande l'ouverture d'une son pape ces soupapes commandant chacune un circuit d'air comprimé distinct.
Comme course
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avec un régime continu de la machine, il faut comprendre une course Îi la fin de laquelle subsiste en core, entre l'extrémité extérieure de l'équi page de piston libre et le fond du cylindre correspondant. une distance suffisante pour que ledit fond ne soit, en aucun cas, touché par ledit équipage.
L'ouverture de la sou pape 19 provoque l'introduction d'air com primé dans un cylindre 22, dont. le piston 23 est attelé, par l'intermédiaire d'un excentri que 24, à la tringlerie de commande 2'5 de l'organe 21 de réglage quantitatif de la pompe 14, l'ensemble étant établi de façon telle que l'arrivée .d'air comprimé dans le cylindre 22, consécutive à l'ouverture de la soupape 19, provoque l'entraînement de l'or gane 21 dans le sens d'une réduction du dé bit de la. pompe 1:
1. L'ouverture de la sou pape \?t) provoque l'introduction d'air com primé dans un cylindre 27, dans lequel cou lisse un piston 26 dont le déplacement bloque le piston de la pompe 14. 28 et 29 sont des robinets qui permettent de décharger les cy lindres 22 et 27 après chaque opération de correction.
Le carter 16 est relié par un conduit 34 à un cylindre 35, dans lequel coulisse un pis ton 36 soumis à l'action d'un ressort de rap pel<B>37.</B> Ce piston 36 est. solidaire d'une tige portant. 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 du débit. ait pour effet d'éloigner ce basculeur du poussoir 17, donc d'augmen- ter la longueur de la course limite à partir de laquelle le dispositif de sûreté compre nant les soupapes 19 et 20 est actionné.
Un organe étrangleur 5 est disposé dans le collecteur de refoulement 5, cet organe étrangleur étant fermé par un piston 5 quand la soupape 20 est ouverte par l'action du bas- culeur 18. Ce dernier dispositif peut être utile dans certains cas exceptionnels qui se présentent en pratique, par exemple pour le cas où les vapeurs d'huile en suspension dans l'air de balayage suffiraient à maintenir en marche la machine malgré l'arrêt total de l'injection.
Lorsque la pression de débit de l'auto- générateur augmente, le dispositif de réglage cité plus haut fait augmenter la pression moyenne de la masse d'air enfermée dans les accumulateurs d'énergie 1U1, 102. Plus cette pression est grande, plus la course, pour faire absorber par cette masse d'air une certaine quantité d'énergie, est petite. C'est pourquoi la longueur de la course peut augmenter sans danger au furet à mesure que la pression du gaz débité augmente.
Le réglage normal se fait par un dépla cement de la tige de réglage 21 de la pompe d'injection 14. Ce déplacement peut être ob tenu à la main ou encore par le régulateur d'une machine réceptrice des gaz moteurs dé bités par l'auto-générateur représenté. Les organes de commande normaux sont reliés à l'extrémité droite du levier 25.
L'auto-générateur suivant la fig. 2 est disposé de façon analogue à celui de la fig. 1. Dans cet auto-générateur, le poussoir 17 actionne le basculeur 18 également lorsque la longueur de la course dépasse une certaine valeur limite. L'actionnement de ce bascu- leur entraîne l'ouverture d'un clapet de dé charge 30 monté sur le refoulement de la pompe 14. Le clapet 30 est soumis à l'action d'un piston 31 dont l'une des faces est sou mise à la poussée d'un ressort 32 qui tend à maintenir le clapet 30 fermé.
Sur l'autre face dudit piston 31 agit de l'air comprimé provenant d'une capacité 50 qui est en com munication 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'ouver ture de ladite soupape 33, et, par suite, la décharge de la pompe 14. Poux ramener le clapet 30 dans sa position d'obturation, on dispose sur le conduit reliant la soupape M au piston 31, une soupape de décharge (non représentée) analogue à la soupape 28 de la fig. 1.
L'axe d'articulation du poussoir est porté par une tige solidaire d'un piston 36 coulis sant dans un cylindre .35 et soumis à l'ac tion d'un ressort 37. La pression régnant dans le carter agit sur le piston 3,6 par l'in termédiaire -d'un conduit 34. Ces organes fonctionnent comme dans la machine de la fig. 1.
Une capacité 39 :est disposée au fond de l'accumulateur pneumatique 1U1 et commu nique avec ledit accumulateur par un ori fice susceptible d'être obturé par une sou pape 40 attelée :
à un piston 41 monté coulis sant dans un cylindre 42, ledit piston por tant un clapet 43 permettant le passage d'air sous pression seulement du cylindre 42, qui est relié à une source d'air comprimé de dé marrage par un conduit 44, vers la capacité 3@9. Le cylindre 42 est relié, par l'intermié- diaire d'un clapet de retenue 45,à une .capa cité 46 munie d'un robinet de .décharge 47 et dans laquelle se trouve un plongeur 48 soli daire du piston 36 solidaire de la tige por tant le basculeur 18,
l'ensemble étant tel que l'air comprimé agissant sur le plongeur 48 assure le rapprochement idu basculeur 18, du poussoir 17. Ainsi, lors du démarrage, la lon gueur de la course à partir -de laquelle le basculeur 18 est actionné est plus courte que la longueur de celle à partir de laquelle ce basculeur est actionné Tendant les régimes normaux.
Il suffira, une fois la machine lancée, d'ouvrir le robinet 47 pour que le basculeur 18. vienne prendre librement la position cor respondant à la pression de fonctionnement à cet instant. Le poussoir 17 est pourvu d'une gorge annulaire 49 de façon à jouer en même temps le rôle d'un tiroir de distribution, cette gorge 49 étant ménagée en une zone telle qu'elle se trouve en regard du conduit 44 lorsque les pistons libres ont atteint leur position de lancement. Ainsi l'alimentation de la capacité 39 ne peut avoir lieu que lors que les pistons libres ont atteint une position correcte.
La mise en place correcte des pistons libres de la machine peut être effectuée au moyen d'un simple repère présenté par le poussoir.
Le fonctionnement du dispositif de dé marrage de l'auto-générateur suivant la fig. 2 est le suivant: Les pistons ayant été amenés dans une position de démarrage dont il sera plus expli citement parlé ci-après, on envoie, dans le cy lindre 42, de l'air comprimé qui, franchissant le clapet 43, vient remplir la capacité 39 qui se trouve isolée de l'accumulateur 10' par la soupape 40. En mettant alors le con duit 44 à la décharge, il se crée un déséqui libre entre les pressions s'exerçant sur cha cune 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 l01 et assure le lancement des pistons libres.
Pour ce qui est alors de la position de dé marrage à faire prendre aux pistons libres, 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 qui suit le lancement. En effet, pour cette course, il se trouve généralement un excès de com bustible dans l'air d'alimentation et, 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 exception nelle.
D'antre part, 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 néces saire si on avait choisi des positions de dé marrage plus voisines des points morts exté rieurs.
Machine with at least one free piston. The present invention relates to a machine with at least one free piston, which can be, for example, a self-generator with free pis tons, and comprising at least one pneumatic energy accumulator.
This machine is characterized, according to the invention, in that the space situated on the interior side of the compressor element of the free piston constitutes the compression space serving for the compression of the delivered air, while the space located on the outside of this piston element constitutes the energy accumulator.
Figs. 1 and 2 of the appended drawing represent, by way of example, each schematically, a self-generator with free pistons constituting a particular embodiment of the machine according to the invention.
The auto-generator according to fig. 1 com carries a motor cylinder 1 in which the motor elements 21 and 22 of the free udders run smoothly. These elements 21 and 22 respectively uncover, in the vicinity of the external dead centers of the free pistons, the admission lights 3 and the exhaust ports 4, the latter serving a discharge manifold 5.
The two free pistons each comprise a compressor element 61, respectively 62 sliding in a cylinder which it separates into two chambers 71 and 101, respectively 72 and 102, the chambers 71 and 72, located on the side of the internal faces of the compressor elements 61 and 6z being fitted with suction valves 8 and discharge valves 9 and the -chambers 101 and 102, if killed on the side of the external faces of the elements 6 'and 62 constituting pneumatic energy accumulators in which, by means of an adjustment device not shown, a pressure is maintained as a function of the flow pressure of the auto-generator. A mechanism synchronizes the deflections of the free udders,
this -mechanism being constituted by racks 11 'and 112 integral with said pistons and having their movements combined by a pinion 12. The fuel supply of the engine cylinder 1 takes place by means of an injector 13 supplied by a pump 14 actuated by a cam 15, carried by the axis of the synchronization pinion 12. The cylinder 1 is surrounded by a sealed casing 16 supplied with pressurized air for baling and supply via the discharge openings controlled by the valves 9.
The synchronization mechanism being arranged so as not to be able to limit in any way the amplitude of the strokes of the pis tons, the pneumatic accumulators 101 and 102 are dimensioned so that they can feel at least all of the motor work developed during a driving stroke of exceptional amplitude, this limit amplitude possibly being, for example, that of a stroke for which all of the air contained in cylinder 1 would have been combined with a large excess of fuel abnormally introduced .
This will prevent, for such a stroke, the pistons abut against the bottom of the pneumatic accumulators 101 and 102, this safety being obtained without imposing any particular fatigue on the synchronization mechanism of the aforesaid piston, said mechanism then being able to be constructed. very lightly.
However, it could happen, when several consecutive exceptional strokes occur, that the work absorbed by the compressor element is insufficient to absorb the excess energy stored in the pneumatic accumulators. Thus, the amplitude of the strokes would increase towards the internal dead centers, from which would result an increase in the compression in the engine cylinder, an even greater engine work, therefore an increase in the stroke on the dead center side. exterior. Thus the amplitude of the strokes would end up exceeding the exceptional limit amplitude for which the aforesaid accumulators are established.
In order to prevent such a continuous increase in the length of the stroke, the udder 21, 61 is provided with a pusher 17, which, when the stroke exceeds the maximum amplitude mum compatible with a continuous speed, comes up against a rocker 18 so as to ensure, first, as long as the length of the stroke has exceeded the limit value only by a small amount, the opening of a valve 19, and then, when the length of the stroke has exceeded the limit value by a larger quantity the opening of its valve these valves each controlling a separate compressed air circuit.
As race
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with a continuous speed of the machine, it is necessary to include a stroke Îi the end of which still remains, between the outer end of the free piston team and the bottom of the corresponding cylinder. a sufficient distance so that said bottom is not, in any case, touched by said crew.
The opening of the valve 19 causes the introduction of compressed air into a cylinder 22, including. the piston 23 is coupled, by means of an eccentric that 24, to the control linkage 2'5 of the member 21 for quantitative adjustment of the pump 14, the assembly being established so that the arrival .d'air compressed in the cylinder 22, following the opening of the valve 19, causes the entrainment of the or gane 21 in the direction of a reduction in the flow of the. pump 1:
1. The opening of the valve \? T) causes the introduction of compressed air into a cylinder 27, in which the smooth neck of a piston 26, the movement of which blocks the piston of the pump 14. 28 and 29 are valves which allow the cylinders 22 and 27 to be unloaded after each corrective operation.
The casing 16 is connected by a conduit 34 to a cylinder 35, in which slides a pis ton 36 subjected to the action of a return spring pel <B> 37. </B> This piston 36 is. integral with a supporting rod. the articulation axis 38 of the rocker 18 such that a displacement of the pin 36 following an increase in the pressure of the flow. has the effect of moving this rocker away from the pusher 17, therefore increasing the length of the limit stroke from which the safety device comprising the valves 19 and 20 is actuated.
A throttle member 5 is arranged in the discharge manifold 5, this throttle member being closed by a piston 5 when the valve 20 is opened by the action of the rocker 18. The latter device may be useful in certain exceptional cases which occur. present in practice, for example for the case where the oil vapors suspended in the purging air would be sufficient to keep the machine running despite the total stopping of the injection.
When the flow pressure of the autogenerator increases, the regulator mentioned above increases the average pressure of the air mass enclosed in the energy accumulators 1U1, 102. The greater this pressure, the greater the pressure. stroke, to make this air mass absorb a certain amount of energy, is small. Therefore, the length of the stroke can safely increase as the pressure of the gas delivered increases.
The normal adjustment is made by a displacement of the adjustment rod 21 of the injection pump 14. This displacement can be obtained by hand or by the regulator of a machine receiving the engine gases delivered by the engine. self-generator shown. The normal controls are connected to the right end of lever 25.
The auto-generator according to fig. 2 is arranged analogously to that of FIG. 1. In this auto-generator, the pusher 17 actuates the rocker 18 also when the length of the stroke exceeds a certain limit value. The actuation of this rocker causes the opening of a relief valve 30 mounted on the discharge of the pump 14. The valve 30 is subjected to the action of a piston 31, one of whose faces is under the thrust of a spring 32 which tends to keep the valve 30 closed.
On the other face of said piston 31 acts compressed air coming from a capacity 50 which is in communication with the accumulator 101 via a duct 51, the arrival of the compressed air on the piston 31 being regulated by a valve 33 subjected to the action of the rocker 18, and the movements of the latter ensuring the opening of said valve 33, and, consequently, the discharge of the pump 14. Lice return the valve 30 to its position of obturation, there is placed on the conduit connecting the valve M to the piston 31, a discharge valve (not shown) similar to the valve 28 of FIG. 1.
The articulation axis of the pusher is carried by a rod integral with a piston 36 sliding in a cylinder .35 and subjected to the action of a spring 37. The pressure in the housing acts on the piston 3 , 6 via a conduit 34. These members operate as in the machine of FIG. 1.
A capacity 39: is disposed at the bottom of the pneumatic accumulator 1U1 and communicates with said accumulator through an orifice capable of being closed by a valve 40 coupled:
to a piston 41 slidably mounted in a cylinder 42, said piston carrying a valve 43 allowing the passage of pressurized air only from the cylinder 42, which is connected to a source of compressed starting air by a duct 44, to capacity 3 @ 9. The cylinder 42 is connected, through the intermediary of a check valve 45, to a .capa city 46 provided with a discharge valve 47 and in which there is a plunger 48 integral with the piston 36 integral with the rod carrying the rocker 18,
the assembly being such that the compressed air acting on the plunger 48 ensures the approximation of the rocker 18, of the pusher 17. Thus, when starting up, the length of the stroke from which the rocker 18 is actuated is more shorter than the length of that from which this rocker is actuated Tending the normal speeds.
It will suffice, once the machine has started, to open the valve 47 so that the rocker 18. comes freely to the position corresponding to the operating pressure at that moment. The pusher 17 is provided with an annular groove 49 so as to play at the same time the role of a distribution spool, this groove 49 being formed in a zone such that it is located opposite the duct 44 when the free pistons have reached their launch position. Thus the supply of the capacitor 39 can only take place when the free pistons have reached a correct position.
The correct positioning of the free pistons of the machine can be carried out by means of a simple mark presented by the plunger.
The operation of the starting device of the auto-generator according to fig. 2 is the following: The pistons having been brought into a starting position which will be discussed more explicitly below, compressed air is sent into the cylinder 42 which, passing through the valve 43, fills the cylinder. capacity 39 which is isolated from the accumulator 10 'by the valve 40. By then putting the pipe 44 to the discharge, a free imbalance is created between the pressures exerted on each of the faces of the piston 41, which moves by moving the valve 40 away from its seat. The compressed air contained in the capacity 39 then escapes into the accumulator 101 and ensures the launching of the free pistons.
As regards the starting position to be taken by the free pistons, a position that it is advantageous to determine in advance, it is preferably chosen closer to the internal dead center than the external dead center corresponding to the maximum permissible strokes in continuous mode, in order to avoid obtaining too much engine work in the first outward stroke following launch. In fact, for this stroke, there is generally an excess of fuel in the supply air and, in addition, the compression work absorbed in the following stroke is relatively low, all circumstances which tend to give rise to motor strokes of exceptional amplitude.
On the other hand, for the starting air pressure, a pressure sufficient to ensure compression in cylinder 1 is chosen, this starting pressure then having to be greater than that which would have been necessary if the positions had been chosen. starting points closer to the external dead points.