procédé de réglage d'une machine à piston libre, et installation pour sa mise en #uvre. L'invention est relative à un procédé de réglage d'une machine à piston libre à deux temps et à une installation pour sa mise en #uvre.
Le procédé selon l'invention est caracté risé par le fait que, pour certains régimes au moins, on réduit, afin de régler le débit du gaz sous pression fourni par la machine, cer taines des courses de pistou libre à des va leurs inférieures à celles des autres courses et telles que les ouvertures de distribution dlu cylindre moteur soient tout au plus in complètement découvertes, en sorte que, pour ces courses réduites, il se produise tout au plus un balayage et une alimentation incom plets dudit cylindre.
L'installation pour la mise en #uvre du procédé selon l'invention est caractérisée par un dispositif qui, au moins pour les faibles charges de la machine à piston libre, pro voque l'alternance de courses suffisamment longues pour assurer le balayage complet du cylindre moteur et de courses pour lesquelles les ouvertures de distribution de ce cylindre sont tout au plus incomplètement découvertes, en sorte que pour ces courses il se produise tout au plus un balayage et une alimentation incomplets dudit cylindre.
Le dessin montre, à titre d'exemples, deux formes d'exécution d'une installation pour la mise en #uvre du procédé selon l'invention.
Les fig. 1 et 2 de ce dessin représentent, schématiquement, respectivement une instal lation comprenant un auto-générateur de gaz sous pression à pistons libres et une installa tion comprenant un auto-compresseur d'air à pistons libres.
La fig. 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement de l'installation selon la fig 1. La fig. 4, enfin. montre le développement d'une came de l'installation représentée par la fig. ?.
l.'auto-générateui, de gaz sous pression (le la fi?;. 1 comporte deux pistons libres oppo- ses comprenant les éléments moteurs 1Ú et 1ê travaillant dans un cylindre moteur 2 fonc tionnant suivant un cycle à deux temps et ayant des lumières d'admission 3 et des lu mières d'échappement 4 découvertes respec tivement par les éléments 1Ú et 1ê. Ces pis tons libres sont synchronisés par un méca nisme non représenté.
Les éléments 1Ú et 1ê sont reliés rigide ment respectivement à des éléments compres seurs 5Ú, 5ê coulissant dans des cylindres 6Ú. 6ê, munis de clapets d'aspiration 10 et de clapets de refoulement 9; ces derniers des servant un carter étanche 11 entourant le cylindre moteur 2.
Dès que les ouvertures de distribution 3 et 4 du cylindre moteur sont suffisamment découvertes par les éléments 1Ú et 1ê lors de la course de travail de ces derniers, l'air com primé se trouvant dans le carter 11 alimente et balaie le cylindre moteur, l'excès de cet air formant avec les gaz de combustion in complètement détendus un mélange gazeux sous pression qui est amené par le conduit 16 à la turbine T pour entraîner cette der nière.
L'alimentation en combustible du cylindre moteur 2 a lieu au moyen d'un injecteur 1 2 alimenté par une pompe 13 dont le piston est commandé à chaque impulsion des pistons libres, par une came 14 solidaire du piston lÚ, 5Ú, ladite pompe étant munie d'un organe de réglage quantitatif 15 dont le dé placement dans le sens indiqué par la flèche correspond à un accroissement de la quantité de combustible injectée à chaque course.
L'on fait commander l'organe de réglage 15 de façon automatique par le régu dateur dle la turbine T, par l'intermédiaire d'une tige 25.
Outre le réglage de l'organe 15, l'agence ment permet de réaliser, pour les pistons libres de la machine, l'alternance de course à débit et balayage et alimentation normaux du cylindre moteur (courses actives) et de courses à débit nul ou presque nul et sans ba layage ou tout an plus avec balayage et ali mentation très incomplets (courses neutres). Cette alternance a lieu seulement pour la marche à vide et pour les faibles charges de la turbine, donc pour les régimes de faible débit de la machine à pistons libres.
Cet agencement assure, pour les eourses neutres, l'interruption du fonctionnement de l'injecteur 12 parla décharge de la pompe 13. Ce pourquoi, on, monte en dérivation sur le conduit d'alimentation dudit injecteur un cla pet de décharge 17 commandé, par l'intermé diaire d'un poussoir 18. par une came tour nante et coulissante 19 entraînée par un mo teur à air ?0.
La partie droite de la came 19 est consti tuée par un cylindre qui, par l'intermédiaire du poussoir 18. maintient le clapet 17 cons tamment fermé - toutes les courses sont des courses actives -,tandis que la partie gauche ,de ladite came est formée par un cylindre présentant un aplatissement latéral. Lorsque cet aplatissement se trouve vis-à-vis du pous soir 18, le combustible refoulé par la pompe 13 peut s'échapper en ouvrant le clapet 17, de sorte que se produit une course neutre.
Si l'aplatissement ainsi que la surface cylindrique de la. partie gauche de la came 19 s'étendent chacun sur 180 et si le nombre de tours de cette came est égal à la moitié des oscillations des pistons libres 11, 5' et 1\, 5\, on fait alterner toujours une course active et une course neutre dés que ladite partie gauche se trouve dans. sa. position active.
Si la. vitesse de rotation de la. came 19 est égale à un quart ou à un sixième du nombre des
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oscillations <SEP> des <SEP> équipages <SEP> alternatifs. <SEP> on <SEP> Ob tient <SEP> alternance <SEP> entre <SEP> respectivement <SEP> dent <SEP> ou
<tb> trois <SEP> coures <SEP> actives <SEP> successives <SEP> et: <SEP> dl#Ilx <SEP> 011
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<tb> respectivement <SEP> ladite <SEP> surface <SEP> cylindrique <SEP> et
<tb> ledit <SEP> aplatissement. II est à noter ici qu'il n'est nullement né cessaire de régler la vitesse de rotation de la came 19 d'une façon rigoureuse. Il suffit de la régler de façon telle qu'elle soit à peu prés égale à la fraction désirée du nombre d'oscillations des équipages alternatifs.
Ceci s'explique par le fait que les angles sur les quels s'étendent respectivement la partie cylindrique ou l'aplatissement de la came 19 sont bien plus grands que les angles corres pondant à la période pendant laquelle la came 14 agit sur la pompe 13. Pour l'effet à obte nir, il est sans importance que ce soit le début, le milieu ou la fin de la surface cylindrique ou de l'aplatissement qui agit sur le pointeau 18 pendant la période où la pompe 13 est actionnée. Il n'est donc pas, nécessaire de syn chroniser rigoureusement la rotation de la came 19 et les oscillations des pistons.
La pression de débit régnant dans le con duit 16 agit sur l'une des faces d'un piston 22 monté dans un cylindre 23 et ayant son autre face soumise à l'action d'un ressort 24. Le piston 22 actionne, par l'intermédiaire d'un balancier 21, pivotant autour d'un axe fixe 21a, la came 19 de façon telle que, pour les pressions supérieures à une pression @1 déterminée, la partie droite de cette came agisse sur le poussoir 18, tandis que, pour les pressions inférieures à la pression pi, c'est la partie gauche (le ladite came qui coopère avec le polussoir. Les mouvements axiaux de la came 19 sont limités par des butées non re présentées.
Pour assurer le passage rapide du régime où la partie droite de la came 19 est dans la. position de travail (régime sans courses neutres) au régime où la partie gauche de cette came se trouve dans ladite position (ré gime où il y a alternance des courses actives et neutres) ou inversement, on utilise un res sort 29 dont l'un des appuis est articulé sur un point fixe, tandis, que l'autre appui l'est sur la came 19, en sorte que cette dernière soit poussée élastiquement vers l'une ou l'autre de ses deux positions extrêmes.
L'auto-générateur de la fig. 1 est muni également d'un mécanisme de limitation des eounses de l'organe de réglage quantitatif 15 de la pompe d'injection 13, mécanisme qui est commandé par la pression de débit de l'auto-g énérateur.
En effet, à chaque pression de débit cor respondent, pour les courses actives, une quantité maximum et une quantité minimum de combustible injectées par la pompe 13. Si on dépassait ladite quantité maximum, les pistons rentreraient dans les fonds des cylin dres, tandis que, si la quantité de combustible n'atteignait pas sa valeur minimum, la course des pistons serait trop courte pour assurer que les ouvertures d'admission et d'échappe ment du cylindre moteur soient .découvertes. Ledit mécanisme a donc pour but de mainte nir, pour chaque pression. de débit, la quan tité de combustible injectée pour une course active entre ces deux limites.
Ce mécanisme de limitation comprend deux rampes & butées en<B>V</B> 26, 2 7 limitant les courses -de la tringlerie 25, lesdites rampes étant portées par un même support articulé autour d'un axe 28 et commandé par un piston 30 qui peut se déplacer dans un cylindre 31, ledit piston ayant l'une de ses faces soumise à l'action de la pression de .débit de l'auto- générateur régnant dans le conduit 16 et l'autre face soumise à l'action d'un ressort 30a,, Ledit mécanisme agit de façon telle que,
lorsque ladite pression augmente, les. rampes 26 et 27 viennent occuper une nouvelle posi- tion permettant des débattements plus impor tants -de la trin.glerie 25.
Afin d'entretenir les oscillations pendant les courses neutres, le cylindre est pourvu d'un injecteur complémentaire 3? fonction nant à chaque course, active ou neutre. et injectant dans le cylindre une petite quantité de combustible juste suffisante pour entre tenir le mouvement pendant les courses neutres.
Il est à noter ici que la quantité de com bustible injectée clans la charge d'air du cylindre moteur, pour provoquer la. course neutre, n'est qu'une petite fraction du com- rus1ible injecté qui aurait été nécessaire pour provoquer une course normale et ne sert qu'à vaincre la résistance due au frottement; donc, cette petite quantité de combustible n'a ab sorbé qu'une partie infime de l'oxy gène con tenue dans le cylindre moteur, de sorte que le combustible injecté ensuite pour provoquer une course normale trouve assez d'oxygène pour être brûlé dans de bonnes conditions.
Etant donné que, dans la machine repré sentée à la fig. 1, le régime des courses neu tres W a, lieu que pour de faibles charges, la somme des quantités de plusieurs injections consécutives dont l'une ou plusieurs corres pondent à une ou plusieurs courses neutres, par exemple deux ou trois courses neutres successives, et une autre à une course nor male, est généralement inférieure à la quan tité de combustible injectée en une seule fois dans le cylindre moteur, lorsqu'il s'agit d'ob- ienir une course à pleine charge; et, bien entendu, la quantité d'air enfermé dans le cylindre est suffisante pour permettre la com bustion même, -de cette dernière quantité de combustible.
Le diagramme de la fig. 3 illustre le fonc tionnement de cette installation. Sur ce dia gramme on voit: En I la caractéristique @pression-débit" de la turbine T alimentée par la machine à pis tons libres, en II la courbe des débits minimums qu'est susceptible de fournir la machine à pitons libres en fonction de la même pression de fonctionnement, à supposer que chaque course soit une course active, cette courbe détermi nant la forme de la rampe 2 7 du mécanisme de limitation, et en III la courbe "p@issance-pression" de la susdite turbine.
On voit sur ce diagramme que, au-dessous d'une pression @1 correspondant à la puis sance réduite @1, le générateur fournirait, si toutes les courses étaient des courses active, un débit minimum supérieur à la demande de la turbine et l'excès de gaz débité, qui re- présenterait une fraction d'autant plus impor tante du débit global que la pression (donc la charge) est plus basse, devrait être rejeté à l'extérieur. On supprime ou au moins on diminue cette perte de fluide sous pression, en pro voquant, à l'aide du dispositif 17 à 22, une alternance de courses neutres et de courses actives dès le moment où la pression de débit tombe au-dessous de @1.
L'intervention des courses neutres aura pour effet de substituer à la courbe II des débits minimums une courbe IV située en dessous de la précédente et correspondant au rapport 1/1 des courses actives et des courses neutres. La turbine absorbera alors la totalité du gaz débité par le générateur jusqu'à une pression @2 infé rieure à @1.
On pourra s'arranger, par exemple, pour qu'à la nouvelle pression limite @2 corresponde une puissance @2 sensiblement nulle de la tur bine, donc à la marche à vide de celle-ci.
Le réglage de la quantité du combustible injectée, pendant chaque course active, par l'injecteur 12 se fait toujours par l'organe 15 aussi bien pour les régimes où les pressions de débit sont supérieures à p1 que pour ceux où ces pressions sont inférieures à p1@ Pour une demande de puissance de la turbine, tra duite par exemple par un ralentissement du régulateur entraînant un déplacement de la tringlerie 25 dans le sens de la flèche, l'or- g;
a ne de réglage quantitatif 15 de la pompe 13 se déplace dans le sens de la flèche -f-, provoquant une augmentation de la quantité injectée, et vice versa., une diminution de la dite quantité injectée si la turbine tend à augmenter -de vitesse sous l'action d'une di minution de charge.
Pour chaque pression de fonctionnement, les quantités maxima. et mi nima de combustible sont limitées par la bu tée de la tige 25 sur l'une ou l'autre des rampes 26 et 27, dont la. position est fonc tion, dans chaque zone de réglage (au-dessus et au-dessous de h,) de la position occupée par le piston 30.
Le fonctionnement de l'installation repré sentée par la fig. 1. est donc le suivant: Supposons que la. turbine T marche à pleine charge, c'est-à-dire que sa puissance est égale à P., (fig. 3 ). Le générateur débite < alors une quantité de gaz Q3 à la pression p3, toutes les courses du générateur étant des courses actives.
Si la charge de la turbine T diminue jusqu'à P@, le régulateur de celle-ci déplace l'organe de réglage 15 du générateur dans le sens d'une diminution de la quantité du combustible injectée par la pompe 13, la nouvelle quantité de combustible étant telle que le générateur débite la quantité Q@ à la pression p@. Pour la nouvelle charge P4 de la turbine, toutes les courses restent des courses actives. Dans la période de transition de ré gime de la charge @3 à la charge P@, le mé canisme comportant les rampes 26, 27 empê- cbe l'organe de réglage 15 de prendre une po sition pour laquelle la quantité de combus tible serait supérieure ou inférieure aux quan tités limites admissibles.
Si la charge de la turbine T continue à diminuer, le régulateur de celle-ci continue à déplacer l'organe de réglage 15 dans le sens d'une diminution du combustible injecté, mais tontes les courses restent des courses actives jusqu'au moment où la charge de la turbine sera tombée à la valeur P1 pour laquelle le générateur débite la quantité Q1 à la pres sion p1@ Lorsque la charge de la turbine sera de venue inférieure à Pl et, par conséquent, la pression de débit du générateur inférieure à p@, le dispositif 17-22 entrera en jeu en fai sant suivre, selon la vitesse de rotation de la came 19, une ou plusieurs courses actives successives par le même nombre de courses neutres successives.
Pour satisfaire, en des sous da pl, à la demande de la turbine, la quantité Q' débitée par course active devra être le double de la quantité que le généra teur devrait débiter par course si toutes les courses étaient des courses actives. Par suite de ce doublement de la quantité, les points indiquant dans le diagramme de la fig. 3, pour les courses actives, la quantité débitée par course en fonction de la pression se si tuent au-dessus de la courbe II, ce qui est nécessaire pour le bon fonctionnement de l'auto-générateur pendant lesdites courses.
Pour la charge P2 de la turbine et la, pres sion p@, par exemple, la quantité de gaz dé- buée par course active est égale à Q'2 et se trouve sur la courbe II qui indique le débit minimum compatible avec le bon fonctionne ment de l'auto-générateur, ce débit Q'2 étant le double du débit @2 qui devrait être fourni par course au cas où toutes les courses se raient des courses actives. Ainsi, le débit glo bal par unité de temps est le même lorsque le débit est @'2 pour une course sur deux que si ce débit était de Q2 pour çhaque course.
Le réglage de la quantité du combustible injectée a lieu de la même façon au-dessus et en dessous de la pression @1, c'est-à-dire que le régulateur de la turbine amène l'organe de réglage 15 dans une position telle que la de mande de la turbine en gaz soit satisfaite. En dessous de @1, la quantité de combustible injectée par course active est donc telle qu'on obtient à la pression p, pour chaque course active, au lieu du débit Q, le débit Q'.
La commande de la came 19 dans le sens axial pourrait aussi avoir lieu soit en fonc tion d'une pression autre que la pression de débit mais variable avec cette dernière, soit à la main.
L'auto-compresseur de la. fig. \? est consti tué dans son ensemble comme l'auto-généra- teur décrit précédemment, à cette différence prés que les éléments compresseurs alimen tant un réservoir 33 et non le carter 11 entou rant le cylindre moteur, ledit carter étant alimenté par les faces arrières des éléments compresseurs, des pistons qui forment pompe de balayage grâce à des clapets 34 et 35.
L'organe de réglage (non représenté dans la fig. 2) de la pompe d'injection 13 est com- mandé soit à la main, soit en fonction de la pression de débit de l'auto-compresseur. Gomme clans l'auto-générateur de la fig. 1. une soupape de décharge 17 commandée par la came 19a permet de supprimer l'injection par l'injecteur 19. L'injecteur complémentaire 32 injecte à chaque course.
La came coulissante 19a entraînée en rotation par le moteur 20 comporte-. juxtapo- sées dans le sens de son axe, cinq zones diffé rentes ayaut des bossages différents (voir fig. 4 qui montre le développement de cette came).
Lorsque la zone A-B de cette came coagit avec le poussoir 18, toutes les courses sont des courses actives. Dans la zone B-C, le bossage maintenant fermé le clapet 17 s'étend sur 4h de la circonférence de la came. Le rapport entre les courses neutres et les courses actives est donc égal à 1 : 4. Ce rap- portdevient pour la zone C -D égal à 2 :3, pour la zone D-E égal à 3 : 2 et pour la zone F -F égal à 4 : 1.
La came est commandée par un piston 22 qui s'appuie, sous l'action du ressort 24, sur une butée 22a. La tension dudit ressort est choisie de façon à maintenir le piston 22 en contact avec cette butée aussi longtemps que la pression de débit de l'auto-compresseur, qui agit sur la face opposée du piston, ne dé passe pas la pression maximum normale.
La came 19a est progressivement déplacée vers la droite, donc dans le sens d'une aug mentation du nombre des courses neutres, lorsque la pression de débit de l'auto-com presseur agissant sur le piston 22 dépasse la dite pression maximum. Il n'existe pas de position intermédiaire entre l'amenée en po sition de l'une des zones de la came 19a et l'amenée en position de la zone suivante.
L'installation de la fig. 2 présente l'avan tage suivant: On s'arrangeait jusqu'à présent, afin de permettre la marche à débit très réduit, pour que les orifices de distribution du cylindre moteur d'un auto-compresseur fussent dé couverts avant que ne s'ouvrent les clapets de refoulement de l'élément compresseur, de ma nière à assurer l'échappement et le balayage de l'élément moteur pendant chaque coure aussi réduit que soit le débit de fluide com primé pendant ladite course, voire même s'il n'y avait aucun débit (marche à vide).
Cette position des orifices de distribution ne per met, pour les grands débits, notamment les débits maxima du compresseur, qu'un rapport défavorable entre, d'une part, la cylindrée utile du cylindre moteur (déterminée par la position desdits orifices) et, d'autre part, la cylindrée géométrique dudit cylindre (déter minée par le point mort extérieur des pistons libres).
L'installation de la fig. 2 ne présente pas cet inconvénient. En effet, dans l'auto-com presseur de cette installation on peut, sans rendre impossible son fonctionnement à de très faibles débits, disposer les orifices de distribution à des places telles qu'au moment où ils sont découverts suffisamment pour assurer le balayage complet du cylindre mo teur, une certaine partie du fluide comprimé de l'élément compresseur soit déjà refoulée, et ainsi améliorer le rapport entre la cylindrée utile et la cylindrée géométrique du cylindre moteur.
Ceci est rendu possible grâce au fait que dans cet auto-compresseur, pour obtenir des débits très faibles, on intercale entre deux courses de longueur suffisante pour assurer le balayage et l'alimentation normaux du cylindre et produisant un certain refoulement, une ou plusieurs courses, plus courtes, ne per mettant plus le balay age et l'alimentation du cylindre moteur, mais ne donnant pas lieu non plus à un refoulement de fluide comprimé.
Le fonetionnemnent de l'installation de la fig. 2 est le suivant: Aussi longtemps que la pression de débit n'a, pas dépassé la. pression maximum nor male, le piston 2? et la came 19., restent dans la position représentée par ladite figure et pour laquelle . toutes les courses sont -des courses actives (zone 11-B de la came 19,). Dans cette zone de fonctionnement, la lon gueur des courses et, par conséquent, le -débit par course sont réglés par l'organe de réglage (le la pompe 13.
Si pour-les faibles charges de l'auto-com- presseur - bien (lue. à ce moment, la pompe 13 soit réglée de façon à lie provoquer que des courses actives minima, c'est-à-dire des courses pour lesquelles les orifices -lu cylindre moteur sont juste découverts pour permettre le balayage et l'alimentation dudit cylindre - la pression (le (débit devient. supérieure à la pression maximum normale, le piston 22 commence à.
se déplacer vers la gauche- pour intercaler, (,litre des courses actives, des courses neutres, avec balayage et alimentation incomplets et sans refoulement, le rapport entre ces dernières et les courses actives étant d'abord égal à 1 : 4 (zone 13-C de la came 19a). Si cela. ne suffit pas pour ramener la pression de débit à sa valeur maximum nor male. le piston 12 continue à se déplacer vers la gauche pour mettre en service les zones C-D, D-E, etc. de la came 19, ce qui a pour effet d'augmenter le rapport entre les courses neutres et les courses actives.
Il est à noter que l'air se trouvant dans le cylindre moteur de la machine de la fi,g. 2 suffit, même pour le plus grand rapport entre les courses neutres et les courses actives, à assurer la combustion de la totalité du com bustible injecté. d'une part, pendant les courses neutres, par l'injecteur 32, et, d'autre part, pendant la course active qui suit immé diatement une série de courses neutres, par ce dernier injecteur et l'injecteur 12. En effet, étant donné que la première course active qui suit une série de courses neutres est de faible longueur, ladite totalité des différentes quan tités de combustible n'est pas plus grande que la quantité de combustible injectée en une seule fois pour une course active de longueur maximum.
Bien entendu, un dispositif permettant de faire varier le rapport entre le nombre de courses neutres et celui des courses actives pourrait être appliqué aussi à des installa tions comportant des auto-générateurs à pis tons- libres.
Dans une variante de l'installation de la fig. 2, on pourrait diminuer le nombre pos sible des courses actives ayant des longueurs différentes, c'est-à-dire des courses diffé rentes pendant lesquelles les ouvertures du cylindre moteur sont découvertes pour per mettre le balayage et l'alimentation complets dudit cylindre et pendant lesquelles on débite du fluide comprimé à travers les clapets de refoulement de l'élément compresseur.
On pourra, même dans une autre variante, donner aux courses actives une longueur sensiblement constante et égale substantiellement à la course, maximum possible des pitons libres et correspondant donc au débit maximum pos sible de gaz sous pression par course, et ré- g o ler le .débit de l'auto-compresseur unique ment en faisant varier le nombre de courses sans débit avec balayage et alimentation in complets ou nuls. intercalées entre deux courses actives consécutives.