Installation de démarrage d'une machine à pistons libres à combustion interne. L'objet de la présente invention est une installation de démarrage d'une machine à pistons libres à combustion interne.
L'installation suivant l'invention est carac térisée en ce qu'elle agit de façon à intro duire automatiquement plusieurs doses succes sives d'air comprimé de démarrage dans un cylindre de la machine à pistons libres.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exem ple, au dessin, dans lequel: La fig. 1 montre une partie d'une pre mière forme d'exécution de l'installation selon l'invention.
La fig. 2 montre, à plus grande échelle, la soupape principale de démarrage de la forme d'exécution à laquelle se rapporte la fig. 1.
La fig. 3 montre un détail de l'installation de la fig. 1 à une échelle agrandie.
La fig. 4 est une vue en élévation, partie en coupe, à échelle agrandie, du régulateur de démarrage de l'installation de démarrage de la fig. 1.
Les fig. 5 et 5a sont des vues partielles de deux autres formes d'exécution de l'instal lation selon l'invention.
La fig. 6 est une vue en coupe, à échelle agrandie, du régulateur de démarrage de l'installation de la fig 5.
Les fig. 7 à 12 sont des vues en coupe du régulateur de démarrage de la forme d'exécu- tion de la fig. 5a, dans différentes positions de fonctionnement.
En se référant d'abord à la fig. 1 du dessin, la machine à pistons libres à combus tion interne, qui est à deux temps et allumage par compression, comprend un cylindre mo teur à combustion interne commun 101, deux cylindres compresseurs 102 alignés avec le cylindre de combustion à chaque extrémité de celui-ci, et deux cylindres accumulateurs 103 alignés avec les cylindres compresseurs et dis posés aux extrémités extérieures de ceux-ci.
Deux pistons libres, formés chacun d'un élé ment moteur 104, d'un élément compresseur 105 et d'un élément accumulateur 106, se dé placent d'un mouvement de va-et-vient sym- métrique clans ces cylindres, la synchronisa tion entre eux étant effectuée au moyen de bielles 107 et d'un balancier 108 destinés uni quement à la synchronisation et ne transmet tant pas de forces notables.
De l'air est fourni par les collecteurs d'ad mission 14 et des clapets d'aspiration 12, char gés par des ressorts (dont l'un seulement est montré pour chaque côté), aux cylindres com presseurs 102, dont les côtés intérieurs sont ouverts à l'atmosphère par des lumières 102a. De l'air comprimé est fourni par les cylindres compresseurs 102 à travers des clapets de refoulement 13, chargés par des ressorts (dont l'un seulement est, montré pour chaque côté) et des conduites de transfert 15 à la chambre 121 entourant le cylindre de combustion 101, dans lequel il est déchargé aussitôt que les lumières 101a sont découvertes par l'élément moteur 104 du piston libre de droite.
Lorsque les pistons sont au point mort intérieur on près de celui-ci, du combustible est injecté dans le cylindre de combustion 101 par une pompe à combustible 110 à travers les tubes 17, le distributeur 18, des tubes 19 et des injecteurs 109. Lorsque les pistons libres se sont déplacés assez loin vers l'extérieur pour que l'élément moteur 104 de gauche dé couvre les lumières d'échappement 101b, les gaz d'échappement et de l'air comprimé ba layant le cylindre 101 par les lumières 101a et 101b sont déchargés par la. conduite 16 vers une turbine à gaz (non représentée), et ser vent de fluide moteur pour cette machine.
La pompe à combustible 110 est réglée par l'organe de réglage 110a et actionnée par une came 111 qui oseille sous l'action d'un levier 20 relié par une bielle 21 à la bielle 107 du mécanisme de synchronisation.
Une antre came 1, dont, le but sera décrit plus tard, est également mise en oscillation par le mécanisme de synchronisation, de même qu'un levier 108a qui actionne, par l'intermé diaire d'une bielle 28, un distributeur 37 à pistons-tiroirs montrés au bas de la fig. 1, et à une échelle agrandie, séparément dans la fig. 3 du dessin.
Un cylindre 25 d'un dispositif de déplace ment des pistons libres, utilisé pour amener les pistons libres à leur position de démar rage, est disposé dans le carter 121 qui en toure le cylindre de combustion 101, de ma nière que l'extrémité libre de la tige du pis ton 24 dans ce cylindre puisse porter contre une surface de butée 105a de l'un des élé ments compresseurs 105 des pistons libres pour déplacer ces derniers dans la position appropriée au démarrage. Un ressort 47 tend à rappeler le piston 24 dans son cylindre 25.
Des clapets de décompression 27, chargés par des ressorts, sont disposés dans chacun des cylindres accumulateurs 103 qui sont en outre ouverts à l'atmosphère par des lumières 103a chaque fois que les éléments 106 se rap prochent de leur position de point mort inté rieur. Les clapets 27 peuvent être ouverts contre l'action de leurs ressorts par une pres sion de liquide arrivant par les conduites 26 et agissant sur les pistons qui sont solidaires des clapets.
De l'air comprimé peut être fourni aux cylindres accumulateurs 103 par les clapets de retenue 22 à ressorts, par les conduits<I>6a., 6b</I> reliés au régulateur 4 commandant le démar rage par impulsions, et qui sera décrit. en détail en se référant à la fi-. 4, et lequel est relié par une conduite 5 à la soupape prin cipale de démarrage 10 (fig. 2) qui sera également décrite en détail plus tard. La sou pape 10 est reliée au moyen de la conduite 61 a une source relativement importante d'air comprimé.
En se référant. de nouveau à la fig. 1, le cylindre 25 est relié à. un relais 32 comman dant le dispositif de déplacement par un con duit 26 qui, comme mentionné ci-dessus, four nit la. pression de liquide aussi aux pistons des clapets de décompression<B>27.</B> Le relais 32 comprend deux cylindres de diamètre diffé rent en ali-nement axial et contenant un ensemble formé d'un petit piston 30 et d'un piston 31 de plus grand diamètre. L'extrémité extérieure chi petit cylindre est reliée par le conduit 33 au distributeur 37 et par l'inter médiaire de ce dernier à un conduit. d'alimen tation de liqiüde sous pression 42.
Une lumière intérieure du petit cylindre du relais 32 est reliée avec le conduit susmentionné 26. L'extrémité extérieure du cylindre de plus grand diamètre est. reliée par le conduit 46 avec l'alésage dans lequel la tige du piston 24 peut se déplacer. Dans la position inté rieure du piston 24, une gorge 24a dans la tige de ce piston ouvre un passage pour le liquide entre les conduits 46 et 48, mais dans la position extérieure du piston 24, ce passage est bloqué par la tige de ce piston. L'extré mité intérieure chi cylindre de grand diamètre du relais 32 communique avec l'extrémité inté rieure du petit cylindre de ce relais et s'ouvre à l'extérieur pour l'évacuation en E. Opération de déplacement des pistons libres.
Lorsque des pistons-tiroirs 39 et 40 du distributeur 37 sont dans la position montrée aux fig. 1 et 3, le conduit 42 communique avec le conduit 33, et du liquide sous pression arrive à l'extrémité extérieure du petit cylin dre du relais 32. Une branche du conduit 33 est reliée à la soupape 35 de renversement de fin de course, et la pression de liquide du conduit 33 pousse le piston à trois portées 34 vers la droite où il relie le conduit 46 à l'échappement E'.
Comme l'extrémité extérieure du cylindre de grand diamètre du relais 32 est reliée au conduit 46, la pression de liquide exercée sur l'extrémité extérieure du petit piston 30 peut pousser les pistons 30, 31 vers la droite, en découvrant ainsi la lumière du conduit 26 pour admettre la pression de liquide par ce conduit aux pistons des clapets de décom pression 27 en les ouvrant, et au cylindre 25 dont le piston 24 sera alors déplacé vers la droite à l'encontre de l'action du ressort 47 et poussera les pistons libres 104, 105, 106 vers le voisinage de leur position de point mort extérieur, l'air dans les cylindres accumula teurs 103 3 s'échappant par les clapets de dé compression 27.
Le mouvement vers l'extérieur des pistons libres est transmis par la bielle 29 à la came 43 qui repousse le piston à trois portées 34 de la soupape de renversement 35 vers la posi tion de gauche représentée, et dans laquelle le eonduit 46 se trouve relié au conduit 33 par un conduit de dérivation allant de l'extré mité fermée du cylindre de la soupape 35 à une lumière s'ouvrant entre la portée exté rieure et la portée médiane du piston, de sorte que la pression du fluide agit maintenant sur le côté extérieur du piston 31 du relais 32 et le repousse vers sa position de gauche, illus trée à la fig. 1, en surmontant la pression qui agit sur le petit piston 30.
Tout liquide con tenu entre les pistons 30 et 31 est évacué par E, et dès que le piston 30 a dépassé la lumière du conduit. 26, le liquide dans ce conduit s'échappe également par E. Par conséquent, les clapets de décompression 27 se ferment sous l'action de leurs ressorts, et le piston 24 est rappelé vers la gauche dans son cylindre 25 par le ressort 47.
Dans cette position retirée du piston 24, une communication est établie à travers la gorge 24a, comme mentionné ci-dessus, entre le conduit 46 et le conduit 48 allant au relais de démarrage 49, montré à la fig. 2.
<I>Relais de</I> démarrage.
Ce relais 49 comprend un piston 50 qui, dans sa position de repos, est poussé vers la droite par un ressort 51, dont la force peut être réglée par une vis de réglage 53 agissant sur une butée 52. Le piston 50 présente une tige 50a s'étendant vers l'extérieur et deux gorges, l'une, étroite, 50b et l'autre, plus large, 50d. Un alésage 50c du piston 50 relie la. gorge 50b avec le côté gauche du cylindre 49', qui est en communication avec l'échappe ment E" du liquide vers l'atmosphère.
L'extrémité droite du cylindre 49' est re liée à un conduit 75 fournissant une pression de fluide par une commande à distance. La partie médiane du cylindre 49', c'est-à-dire la partie correspondant à la gorge large 50d du piston 50, est reliée au conduit susmentionné 48.
La partie du cylindre 49' qui est séparée du conduit 48 par le piston 50, quand celui-ci est. dans sa position de droite, comme repré senté, est reliée, par un conduit. 54 présentant un clapet de retenue 66 contourné par un conduit de dérivation 67 qui est réglé par un pointeau réglable 68, au cylindre de servo moteur 55, qui contient deux pistons 56 et 57 espacés par un ressort 58. Le piston 57 peut porter contre la tige de la soupape principale de démarrage 10, maintenue normalement dans sa position fermée par son propre poids et par la pression d'air provenant de la source d'air comprimé par le conduit. 61 et agissant sur sa surface supérieure.
Le côté inférieur de la soupape principale 10 est relié par le conduit 5 aii carter du régltlateur de démar rage 4, montré schématiquement en fig. 1 et en coupe à une échelle agrandie en fig. 4. Régulateur de démarrage.
Dans la fig. 4, une came 1 est disposée sur un arbre A qui effectue un mouvement oscil latoire rotatif en dépendance du mouvement de va-et-vient des pistons libres 104, 105, 106 par le fait qu'il est entraîné par le balancier 108 qui sert à synchroniser les mouvements des deux pistons libres. La came 1 est, en con tact avec un galet 2 porté par l'extrémité d'un levier 2a pivoté sur une oreille du carter du régulateur 4 et qui porte une vis de réglage 2b appuyant sur l'extrémité de la tige d'une soupape 3, dont le siège est disposé dans le carter du régulateur 4.
Ce carter est relié, comme déjà mentionné, à la source d'air com primé par le conduit 5 dans lequel est inter calée la soupape de démarrage principale 10, et par des conduits 6a et 6b aux clapets clé retenue 22 (fig. 1) qui donnent accès dans les cylindres accumulateurs 103 de la machine à pistons libres.
Dans la position représentée dans la fig. 4, la soupape 3 est dans sa position fermée qu'elle prend lors du fonctionnement sous l'action de la pression en excès de l'air com primé agissant, sur sa face inférieure aussi longtemps que la soupape n'est pas abaissée par le levier 2a, actionné par la came 1, ainsi qu'il sera décrit en détail plus loin.
Dans la position prête pour le fonctionne ment, la soupape 3, cependant, est dans sa position ouverte, dans laquelle elle tombe sous l'action de son propre poids à la fin de l'opé ration de démarrage précédente.
La position angulaire de la came 1 sur l'arbre A est réglable, au moyen de rainures 1a, clans le disque de la came, traversées par des vis de serrage lb reliées avec un collier (non représenté) de l'arbre A.
Le mouvement de la soupape 3 est limité par une butée 7, de façon à maintenir la face inférieure de la soupape exposée à l'arrivée de l'air comprimé lorsque la soupape principale 10 est ouverte.
Opération de démarrage. L'opération de démarrage a lieu comme suit Les pistons libres ont été placés dans la position appropriée pour le démarrage à leurs points morts extérieurs normaux ou de pré férence légèrement à l'intérieur de ces points morts, comme décrit. Dans cette position des pistons libres, la came 1 se trouve dans la position représentée dans la fig. 4.
Si mainte nant la soupape de démarrage principale 10 s'ouvre, comme il sera décrit en détail plus tard en se référant à la fig. 2, de l'air arri vant par le conduit 5 est admis au cylindre accumulateur 103 à travers la soupape ouverte 3 qui, cependant, est alors relevée par l'arri vée de l'air et subséquemment maintenue sur son siège dans le carter 4 par l'excès de la pression d'air agissant sur sa face inférieure.
Sous l'action de l'air comprimé, qui est entré dans les cylindres accumulateurs 103 à travers la, soupape 3 avant. la fermeture de celle-ci, les pistons libres 1 ,04, 105, 106 sont déplacés vers l'intérieur à partir de leur posi tion près du point mort extérieur. Ce mouve ment est transmis par l'arbre _1 à. la came 1 dont le nez, en passant. sur le galet 2, abaisse le levier 2a qui, à son tour, s'abaisse mamen- tanénient et ouvre la soupape 3.
De l'air comprimé est ainsi admis du con duit d'alimentation 5 par la soupape 3, les conduits 6a, 6b et les clapets de retenue 22 aux cylindres accumulateurs 103, et les pis tons libres sont accélérés vers l'intérieur.
Le combustible peut être injecté dans le cylindre moteur 101 déjà à cette étape, et l'énergie de l'explosion, bien qu'elle ne soit pas encore suffisante pour établir la marche régu lière, peut. assister le rappel des ensembles de pistons libres vers leur position de point mort extérieur.
Pendant ce mouvement de re tour des pistons libres, la came 1 ne se dé place pas autant que représenté dans la fig.4, mais assez loin pour faire abaisser le levier 2a par le côté opposé du nez de la came et pour ainsi ouvrir momentanément. la soupape 3 pour admettre une autre impulsion d'air com primé aux cylindres accumulateurs 103, ce qui accélère davantage les pistons libres vers l'intérieur jusqu'à ce que les pistons libres atteignent une position donnée vers l'inté- rieur, car, à ce moment, la soupape 3 se refer mera. Gela est répété jusqu'à ce que le cylindre moteur allume régulièrement.
En se référant maintenant en particulier à la fig. 2, on décrira comment la soupape de démarrage principale 10 de l'alimentation en air comprimé est ouverte pour l'opération de démarrage et maintenue ouverte pendant cette opération, et comment elle se referme dès que le cylindre moteur allume régulièrement.
Si les pistons libres étant dans la position de la fig. 1, une pression de fluide est appli quée, à l'aide de la commande à distance, au côté droit du piston 50 par le conduit 75, le piston 50 se déplace vers la gauche et, par conséquent, la pression de liquide passe du conduit d'alimentation 42 par le distributeur (fig. 1 et 3), le conduit 33, la soupape de renversement 35 dont le piston 34 est dans la position de gauche, par le conduit 46, l'ouver ture 24a de la tige du piston 24, le conduit 48 (fig. 2), le cylindre 49', la gorge large 50d du piston 50, le conduit 54 et le clapet de retenue 66 au côté inférieur du piston de servomoteur 56.
Par conséquent, ce piston est soulevé, comprime le ressort 58 jusqu'à ce que le piston 57 surmonte la pression d'air agissant sur la face supérieure de la soupape 10 et ouvre celle-ci, ce qui déclenche les opé rations de démarrage, comme décrit ci-dessus.
En se référant maintenant particulière ment à la fig. 3, le distributeur 37 fonctionne comme suit: Dans une position de repos, telle que montrée, la pression de liquide passe du conduit 42 par un des deux conduits de bran chement 42a ou 42b et par la gorge de l'un des pistons-tiroirs 39 et 40 au conduit 33 et atteint également, par le conduit 38, la gorge du tiroir 36 et, de là, par l'une des lumières 37a ou (comme montré) 37b, le cylindre du piston-tiroir 39 ou (comme montré) celui du piston-tiroir 40.
Le cylindre de l'autre piston- tiroir, par exemple du piston-tiroir 39, est ouvert à l'atmosphère par la lumière 37a. Il ressort. de la fig. 3 que, si la position des pis tons-tiroirs 39, 40 était renversée, ou que les deux pistons-tiroirs étaient dans leurs posi- tions de droite, la connexion du conduit 33 avec l'alimentation en liquide sous pression par le conduit 42 subsisterait quand même.
Cependant, aussitôt que les pistons libres se déplacent, le tiroir 36 oscille par l'effet de sa liaison par la bielle 28 avec le levier 108a, et les lumières 37a et 37b sont ouvertes pério diquement et alternativement à la pression de liquide venant du conduit 42 par le conduit 38 et à l'atmosphère; par conséquent, une pression de liquide suffisante passe par le con- cluit 38 et la gorge du tiroir 36, ainsi que par les lumières 37a et 37b pour forcer les deux pistons-tiroirs 39 et 40 vers la gauche à l'en contre de leur faible ressort 41.
Les lumières 37a et 37b sont d'une section droite limitée et, du fait de la faiblesse des ressorts 41, le liquide venant du conduit 38 entrera dans l'intérieur des cylindres des pistons-tiroirs 39 et 40 plus vite qu'il ne s'en échappe. Il ressort de la fig. 3 que, pour cette position des pis tons-tiroirs 39, 40, le conduit 33 est décon necté du conduit 42 et est ouvert à l'atmo sphère en 37c par les gorges des deux pistons- tiroirs 39, 40 et le canal oblique 37d dans le corps du distributeur 37.
La diminution de pression qui s'ensuit dans le tuyau 33 atteindrait le cylindre de servomoteur 55 par le conduit 46, la gorge 24a, le conduit 48, le cylindre 49 du relais et la gorge 50d du piston 50; mais le clapet de retenue 66 se ferme et le liquide dans le cylin dre de servomoteur 55 ne peut s'échapper que graduellement par le conduit de dérivation 67 et le pointeau 68 pour s'échapper vers l'atmo sphère par le conduit 48 et la lumière<B>37e</B> du distributeur 37, de manière que la soupape principale 10 ferme l'alimentation en air avec Lui délai suffisant pour permettre l'applica tion répétée de l'air de démarrage, comme dé crit.
La gorge 50b et l'alésage<B>50e</B> dans le pis ton 50 font évacuer vers l'échappement E" tout liquide qui aurait pu fuir vers l'extré mité droite du cylindre 49 à partir du con duit 48, pour ainsi empêcher un démarrage non intentionnel. Le démarrage de la machine pourrait aussi être déclenché à la main par l'opérateur qui pousse la tige 50a vers la gauche et la main tient dans cette position contre l'action du ressort 51 jusqu'à ce que le cylindre moteur allume régulièrement. On pourrait aussi rem placer le dispositif représenté à la fig. 2 par une soupape principale à air, actionnée à la main ou à distance, et commandant la com munication entre les conduites 61 et 5.
Comme il a été expliqué plus haut, le dis positif d'injection de combustible peut être disposé de façon que le combustible puisse être injecté dans le cylindre moteur 101 de la machine en même temps avec l'admission de l'air de démarrage dans les cylindres accu mulateurs 103 et pendant tout le temps que la course des pistons libres augmente en am plitude vers son maximum.
Alternativement l'injection du combustible peut être différée jusqu'à ce que la course des pistons libres ait atteint une amplitude prédéterminée.
Dans la fig. 5, qui représente une deuxième forme d'exécution de l'installation de démar rage, les organes correspondant à ceux de l'installation de la fig. 1 sont désignés par les mêmes chiffres de référence. A part le régu lateur de démarrage, cette installation est identique à celle des fig. 1 à 4.
Le régulateur de démarrage 130 présente de nouveau une came 1 sur un arbre d'ac- tionnement A qui oscille en dépendance du mouvement des pistons libres.
Dans le régulateur de démarrage 130, qui est montré en détail dans la fig. 6, la came 1 fixée à l'arbre A peut faire basculer le bras poussoir 2a autour d'un pivot fixe 135 porté par le corps du régulateur de démarrage. Ce bras 2a est soulevé hors de contact avec la came 1 par la tension d'un ressort 136, inter calé entre une extrémité du bras et un #illet 137 porté par le corps du régulateur 130, sauf quand le bras est maintenu en contact avec la came 1 à l'encontre de la force du ressort 136 par l'action de la pression d'air sur les sou papes du régulateur.
Ces soupapes compren- nent une soupape d'arrêt 138 initialement ouverte et présentant une tige de soupape 138a qui coulisse clans le guide 139 et fait saillie hors de celui-ci qui est maintenu dans le corps du régulateur 130 par un écrou tubu laire 140, et une soupape de réglage 3 qui est munie d'une tige 141a qui coulisse dans le corps du régulateur 1.30. La tige 141a de cette soupape 3 coopère avec une tige auxiliaire 142 qui provoque l'ouverture de la soupape 3; cette tige auxiliaire traverse le guide 144 vissé dans le corps du régulateur 130 et présente une extrémité qui sort du guide 144, tandis que l'autre extrémité forme une tête servant d'appui à un ressort 143 qui est comprimé entre cette tête et une tête complémentaire de la tige 141a. de la soupape 3.
Le bras pous soir 2a porte des vis de butée réglables 2c et 2b, appuyant respectivement sur les extrémi tés des tiges 138a et 142. La soupape 3 est initialement ouverte, mais elle se ferme et s'ouvre par intermittence, comme il sera dé crit plus tard.
Le régulateur comprend encore un organe de fermeture 148 du corps de ce régulateur et qui sert également de butée pour la sou pape 3, et tin plongeur 145 pour la soupape d'arrêt 138, ce plongeur coulissant dans le guide 146 vissé dans le corps du régulateur 130, sous l'action de la pression de fluide appliquée à travers le distributeur 37 par l'organe d'entrée 1.47.
L'opération de mise en place des pistons libres pour le démarrage est exactement. la même que celle décrite en référence à la fig. 1.
Afin de faire démarrer la machine à pis tons libres, la. soupape de démarrage princi pale 10 (fi". 2) est ouverte comme décrit, de façon à admettre de l'air comprimé du con duit 61 par le conduit 5 dans le corps du régulateur de démarrage 130. Cet air passe sans être empêché par la soupape d'arrêt 138. Une petite quantité de l'air passe par la sou pape de réglage 3 aux cylindres 103 à travers les conduits 6, 6a, 6b et les clapets 22, et la pression, de cet. air déplace chaque piston libre 104, 105, 106 vers la position du point mort intérieur en déplaçant la came 1., de façon à permettre à la pression de l'air de fermer la soupape de réglage 3, les tiges 141n et 142 se déplaçant vers l'extérieur.
De cette ma nière, une petite bouffée d'air est admise dans les cylindres 103, ce qui communique un faible mouvement vers l'intérieur aux pistons libres, lesquels, après cela, rebondissent vers le point mort extérieur. Pendant le rebondisse ment, la came 1 ouvrira de nouveau la sou pape de réglage 3 (par le levier 2a, la vis 2b, la tige 142, le ressort 143 et la tige 141a) et une deuxième bouffée d'air sera ainsi admise dans les cylindres 103 pour produire une nou velle course vers l'intérieur d'une amplitude plus grande des pistons libres. Cette action continue jusqu'à ce que l'amplitude de la course des pistons libres soit telle qu'ils se rapprochent du point mort intérieur normal, et alors la came 111 actionne la pompe de combustible 110 pour fournir du combustible au cylindre moteur 101, ce qui fait démarrer la machine à pistons libres.
Après le démar rage, l'amplitude du mouvement des pistons libres sera augmentée vers la position du point mort extérieur; l'amplitude de ce mouvement est suffisante pour produire, par l'intermé diaire de la came 1 agissant sur le levier 2a, la vis 2c et la tige 138a, la fermeture de la soupape d'arrêt 138, lorsque les pistons libres sont près de l'extrémité extérieure d'une Bourse de longueur entière du fonctionnement, normal.
La soupape d'arrêt 138 se déplace dans sa position fermée et reste dans cette position, de façon que l'air arrivant du con duit .5 soit coupé de la soupape 3 et du con duit 6; maintenant aucune pression n'est exer cée :sur les vis 2b et 2c par les tiges 138a et 142, par conséquent, le levier poussoir 2a est soulevé de la came 1 par les ressorts 136 et n'est plus influencé par le fonctionnement subséquent de la machine à pistons libres.
Le mouvement complet de fermeture est communiqué à la soupape d'arrêt 138 par une pression d'air. Pour cela, la soupape 138 a la forme d'un disque qui, dans la position ouverte, est retiré dans une creusure en dehors du chemin de l'air arrivant par le conduit 5 et cet air naturellement tend à maintenir la. soupape 138 dans sa creusure. Par l'action de la came et du levier poussoir 2a, le disque est amené dans le courant d'air de façon qu'il entre dans son siège noyé où il ferme le pas sage de l'air vers la soupape de réglage 3.
La pression de l'air arrivant applique alors la soupape 138 sur son siège et la maintient dans sa position fermée; le mouvement de la sou pape 138, comme décrit, fait que le poussoir 145 se soulève et que la soupape et le poussoir restent en contact l'un avec l'autre. Subsé quemment, la soupape de démarrage princi pale 10 est fermée comme décrit, et plus tard la pression de fluide est appliquée à travers le distributeur 37 par l'entrée 147 sur le poussoir 145 qui est alors abaissé pour rou vrir la soupape d'arrêt 138 en préparant un nouveau démarrage.
La pression d'huile ou d'un autre fluide qui est appliquée pour rappeler le poussoir 1.45 de la soupape d'arrêt 138 peut, être assez faible, puisque le poussoir est très sensible à la pression du fluide avant qu'une pression d'air ne soit appliquée au régulateur de dé marrage par le conduit 5, et ne doit surmon ter que la pression relativement faible du res sort 136 pour ouvrir la soupape 138; en outre, un délai dans l'arrêt de la pression de fluide sur le poussoir 145 n'est pas nuisible, puisque les pistons libres peuvent déplacer facilement la soupape d'arrêt 138 dans sa po sition de fermeture, et la pression d'air peut facilement maintenir la soupape fermée à l'en contre de la force très faible exercée par le poussoir 145.
Si la soupape de réglage 3 était actionnée de façon rigide par le levier 2a, cette soupape 3 s'ouvrirait pendant la course vers l'extérieur quand les pistons libres sont à une certaine distance du point où ils s'arrêtent, et se re fermerait pendant la course d'impulsion à la même distance de ce dernier point. De l'air, agissant en opposition au mouvement des pis tons libres, serait ainsi admis dans les cylin dres 103 sur la. même longueur de la course de retour de chaque oscillation que de la course d'impulsion.
Or, on doit avoir un temps d'ouverture plus long à la pression de l'air pendant la course d'impulsion que pen dant la course de retour, et ainsi on doit arri ver à obtenir que le point où la soupape de réglage 3 s'ouvre soit beaucoup plus près de l'extrémité extérieure de la course des pistons libres que le point où la soupape 3 se ferme. Cela est obtenu par la combinaison de deux mesures.
Premièrement, la soupape 3 est dis posée pour abandonner son siège dans le sens opposé au mouvement de l'air entrant, de telle manière que la pression de l'air tende à refer mer la soupape, avec une force augmentant lorsque la soupape se ferme et, deuxièmement, la soupape est commandée par le levier 2a par l'intermédiaire d'un ressort et d'un dispo sitif à mouvement perdu comprenant la tige auxiliaire 142 qui commande la tige 141a de la soupape 3 à l'aide du ressort 143.
Pendant la course d'impulsion du démarrage, le mouve ment des pistons libres et de la came 1 permet à la tige 142 de se déplacer pour diminuer la pression du ressort 143 jusqu'à ce que, après un certain mouvement des pistons libres, la pression de l'air ferme la soupape de ré- filage 3. Pendant la course de retour, la came 1 commande la tige 142 (par le levier 2a) et comprime le ressort 143, mais c'est seulement lorsque la pression de ce ressort a atteint une valeur élevée ou quand le contact.
est établi entre les tiges 142 et 141a qu'une force suffisante est exercée pour ouvrir la soupape 3 contre la force assez considérable due à la. pression de l'air; ainsi, la soupape 3 ne se rouvre pas jusqu'à ce que le piston arrive presque au repos à l'extrémité exté rieure de sa course.
La pression de fluide qui ouvre la sou pape de démarrage principale 10, et qui ra mène la soupape d'arrêt 138 par le poussoir 145, est arrêtée par le distributeur 37 (fig. 3) qui est actionné par les pistons libres. Il a été déjà expliqué qu'un délai dans l'action du distributeur 37 pour arrêter cette pression de fluide n'est en général pas nuisible; cepen dant, la fermeture prématurée du conduit du fluide de commande sous pression peut provo quer la fermeture de l'alimentation en air de démarrage aux cylindres 103 avant que la machine à pistons libres n'ait correctement démarré et, par conséquent, on prévoit de préférence des moyens pour retarder cet arrêt par le distributeur 37, de manière à réduire le risque de manquer un démarrage conve nable.
L'installation de démarrage suivant les fig. 5a et 7 à 12 est, sauf pour ce qui est du régulateur de démarrage, identique à celle des fig. 1 à 4. Dans cette installation, l'arbre A porte un secteur denté 154 et un levier 131 relié par des tringles 153 à la bielle 107, de sorte que le secteur 154 oseille suivant le mouvement des pistons libres. Le bord en arc de cercle de ce secteur 154 est muni de dents de rochet 154a. D'un côté de la denture est prévue une saillie 154b dont le but sera dé crit plus loin.
Dans le corps du régulateur 1.30 est disposée la soupape de réglage et d'ar rêt 3 ayant tune tige 155a qui coulisse dans le corps et sort de celui-ci pour appuyer contre un levier 156 actionnant, la soupape, pivoté sur le corps du régulateur en 157 et influencé par un ressort 158 dans le sens pour mainte nir la soupape 3 ouverte contre une butée combinée avec le bouchon de fermeture 148. Un cliquet 159, porté par une cheville 160 à l'extrémité du levier 156, est. maintenu dans une position médiane par un ressort 161 relié à l'une de ses extrémités an levier 156 et à ].'autre extrémité à un talon 159a du cliquet 159.
Un loquet 162 est articulé sur un prolonge ment. du corps clu régulateur 130 et peut tourner autour d'une cheville 163 sous l'ac tion d'un ressort. 164. Ce loquet. est. placé par rapport au cliquet 159 de façon que, si le talon 159a du cliquet vient buter contre la saillie 154b (fi-. 12), le cliquet peut momen tanément déplacer le loquet 162 contre la force du ressort 164 jusqu'à ce que le loquet glisse sous le cliquet 159 et le maintienne hors de prise avec le secteur à rochet.
Lorsque la machine à pistons libres est en position de démarrage, le régulateur de dé marrage 130 est dans la position montrée dans la fig. 7. Le fonctionnement est le même que celui qui a déjà été décrit en se référant aux fig. 1 à 4, jusqu'au point où de l'air est admis par le conduit 5 dans le corps du régu lateur 130; alors la pression de l'air déplace la soupape 3 vers le bas dans la position montrée dans la fig. 8, mais la prise du cli- quet 159 dans la denture 154a du secteur 154 empêche une fermeture complète de la sou pape 3. Comme auparavant, une bouffée d'air est admise dans les cylindres 103.
Le fonc tionnement subséquent est comme suit: Le mouvement résultant des pistons libres tait déplacer le secteur 154 vers la position montrée dans la fig. 9. Ce mouvement du sec teur, par suite à la prise du bec du cliquet 159 dans une des dents 154a du secteur 154, fait basculer le cliquet 159 à l'encontre du ressort 161, en l'éloignant de sa position mé diane jusqu'à ce que, après un certain mouve ment, il atteigne une position telle que la soupape 3 et le levier 156 soient libres de se déplacer, sous l'action de la pression d'air exercée sur la soupape 3, dans une position dans laquelle la soupape est fermée, comme montré dans la fig. 9.
Un mouvement ulté rieur des pistons libres, qui résulte de l'expan sion de l'air de démarrage dans le cylindre 103, permettra, avant que les pistons libres n'atteignent leur position de point mort inté rieur, à l'extrémité du secteur 154, de passer hors de prise, avec le cliquet 159, comme montré dans la fig. 10, ce qui permet au cli- quet de retourner dans sa position médiane, cependant que la soupape 3 reste fermée.
La bouffée d'air admise dans les cylindres 103 donne un mouvement aux pistons libres qui, ensuite, rebondissent. Lors de la course de retour, l'extrémité du secteur 154 viendra en prise avec le cliquet 159 en le déplaçant de l'autre côté de sa position médiane, tout en laissant la soupape 3 fermée, et le cliquet 159 glissera sur la denture du secteur, comme montré dans la fig. 11. Le mouvement de re bondissement une fois terminé, il y aura un faible mouvement vers la position du point, mort intérieur. Grâce à la prise du cliquet dans la denture du secteur, le cliquet sera déplacé immédiatement vers sa position mé diane et ce mouvement agit sur le levier 156 pour rouvrir la soupape 3.
Une deuxième bouffée d'air sera ainsi admise dans les cylin dres 103 et provoquera une nouvelle course vers l'intérieur d'une plus grande .amplitude, la soupape 3 restant ouverte jusqu'à ce que le même point soit. atteint comme auparavant où le cliquet 159 bascule dans une position dans laquelle la soupape se referme. Cette action continue jusqu'à ce que l'amplitude du mouve ment des pistons libres soit telle qu'ils se rap prochent du point mort intérieur normal, après quoi la came 111 actionne la pompe à combustible 110 et la machine à pistons libres démarre.
Jusqu'à ce point, les pistons libres ont oscillé sans atteindre l'un ou l'autre des points morts intérieur ,et extérieur. Au point qui est atteint maintenant, cependant, les pistons ont atteint la position du point mort intérieur normal et l'alimentation en combustible a commencé. La course résultant de la combus tion déplacera maintenant les pistons vers l'extérieur jusque dans leur position de point mort. extérieur.
Cela a. pour effet que la saillie 154b, jusqu'à maintenant ineffective, du sec teur 154, provoque un basculement du cliquet 159, tel que son bec passe sur le loquet 162, de façon que le cliquet 159 soit soulevé hors du chemin du secteur denté 154, ce qui n'em pêche cependant pas la fermeture de la sou pape 3.
Lors .de l'arrêt subséquent de l'air, par la fermeture de la soupape de démarrage principale 10, l'absence de pression d'air per mettra au ressort 158 de déplacer le levier <B>156</B> pour rouvrir la soupape 3 (cette réouver ture étant autrement sans effet), le cliquet 159 étant. alors dégagé du loquet 162, mais se déplaçant avec le levier 156 hors du che min du secteur 154, et le dispositif entier étant alors prêt. pour l'opération de démar rage suivante.
L'air de démarrage admis dans les cylin dres accumulateurs 103 s'échappera par les lumières 103a qui sont découvertes par les éléments 106 des pistons libres lorsqu'ils se trouvent près de leur position de point mort intérieur normale, de façon que cet air n'ait aucun effet sur le fonctionnement de la ma chine lorsque celle-ci a démarré.
Starting installation of an internal combustion free piston machine. The object of the present invention is a starting installation for a machine with free pistons with internal combustion.
The installation according to the invention is characterized in that it acts so as to automatically introduce several successive doses of starting compressed air into a cylinder of the free piston machine.
Several embodiments of the object of the invention are shown, by way of example, in the drawing, in which: FIG. 1 shows part of a first embodiment of the installation according to the invention.
Fig. 2 shows, on a larger scale, the main starting valve of the embodiment to which FIG. 1.
Fig. 3 shows a detail of the installation of FIG. 1 on a larger scale.
Fig. 4 is an elevational view, partly in section, on an enlarged scale, of the starting regulator of the starting installation of FIG. 1.
Figs. 5 and 5a are partial views of two other embodiments of the installation according to the invention.
Fig. 6 is a sectional view, on an enlarged scale, of the starting regulator of the installation of FIG. 5.
Figs. 7 to 12 are sectional views of the starting regulator of the embodiment of FIG. 5a, in different operating positions.
Referring first to FIG. 1 of the drawing, the free-piston internal combustion machine, which is two-stroke and compression ignition, comprises a common internal combustion engine cylinder 101, two compressor cylinders 102 aligned with the combustion cylinder at each end of that cylinder. here, and two accumulator cylinders 103 aligned with the compressor cylinders and arranged at the outer ends thereof.
Two free pistons, each formed by a motor element 104, a compressor element 105 and an accumulator element 106, move in a reciprocating movement symmetrically in these cylinders, synchronizing it. tion between them being effected by means of connecting rods 107 and a balance 108 intended only for synchronization and so does not transmit significant forces.
Air is supplied by the inlet manifolds 14 and suction valves 12, loaded by springs (only one of which is shown for each side), to the compression cylinders 102, the inner sides of which are opened to the atmosphere by lights 102a. Compressed air is supplied by the compressor cylinders 102 through discharge valves 13, loaded by springs (only one of which is, shown for each side) and transfer lines 15 to chamber 121 surrounding the cylinder. combustion valve 101, in which it is discharged as soon as the ports 101a are discovered by the driving element 104 of the free right piston.
When the pistons are at internal dead center or near it, fuel is injected into the combustion cylinder 101 by a fuel pump 110 through the tubes 17, the distributor 18, the tubes 19 and the injectors 109. When the free pistons have moved far enough outward that the left-hand drive unit 104 de-covers the exhaust ports 101b, the exhaust gases and compressed air passing cylinder 101 through the ports 101a and 101b are discharged by the. pipe 16 to a gas turbine (not shown), and ser wind of working fluid for this machine.
The fuel pump 110 is regulated by the adjustment member 110a and actuated by a cam 111 which sorrel under the action of a lever 20 connected by a connecting rod 21 to the connecting rod 107 of the synchronization mechanism.
An other cam 1, the purpose of which will be described later, is also put into oscillation by the synchronization mechanism, as is a lever 108a which actuates, through a connecting rod 28, a distributor 37 to drawer pistons shown at the bottom of fig. 1, and on an enlarged scale, separately in fig. 3 of the drawing.
A cylinder 25 of a device for moving the free pistons, used to bring the free pistons to their starting position, is arranged in the housing 121 which turns the combustion cylinder 101, so that the free end of the rod of the udder 24 in this cylinder can bear against a stop surface 105a of one of the compressor elements 105 free pistons to move the latter into the appropriate position at start-up. A spring 47 tends to return the piston 24 to its cylinder 25.
Pressure relief valves 27, loaded by springs, are arranged in each of the accumulator cylinders 103 which are further opened to the atmosphere by openings 103a each time the elements 106 approach their internal dead center position. The valves 27 can be opened against the action of their springs by a pressure of liquid arriving through the pipes 26 and acting on the pistons which are integral with the valves.
Compressed air can be supplied to the accumulator cylinders 103 by the spring-loaded check valves 22, by the conduits <I> 6a., 6b </I> connected to the regulator 4 controlling the start by pulses, and which will be described. . in detail with reference to fi-. 4, and which is connected by a line 5 to the main starting valve 10 (fig. 2) which will also be described in detail later. The valve 10 is connected by means of the pipe 61 to a relatively large source of compressed air.
With reference. again in fig. 1, the cylinder 25 is connected to. a relay 32 controlling the displacement device by a con duct 26 which, as mentioned above, provides the. liquid pressure also at the pistons of the decompression valves <B> 27. </B> The relay 32 comprises two cylinders of different diameter in axial alignment and containing an assembly formed of a small piston 30 and a piston 31 of larger diameter. The outer end chi small cylinder is connected by the conduit 33 to the distributor 37 and through the intermediary of the latter to a conduit. pressurized liquid supply 42.
An inner lumen of the small cylinder of the relay 32 is connected with the aforementioned conduit 26. The outer end of the larger diameter cylinder is. connected by the conduit 46 with the bore in which the piston rod 24 can move. In the internal position of the piston 24, a groove 24a in the rod of this piston opens a passage for the liquid between the conduits 46 and 48, but in the external position of the piston 24, this passage is blocked by the rod of this piston . The inner end of the large diameter cylinder of relay 32 communicates with the inner end of the small cylinder of this relay and opens to the outside for evacuation at E. Operation of moving the free pistons.
When the slide pistons 39 and 40 of the distributor 37 are in the position shown in FIGS. 1 and 3, the conduit 42 communicates with the conduit 33, and pressurized liquid arrives at the outer end of the small cylinder dre of the relay 32. A branch of the conduit 33 is connected to the end-of-travel reversal valve 35, and the liquid pressure from the conduit 33 pushes the three-seat piston 34 to the right where it connects the conduit 46 to the exhaust E '.
As the outer end of the large diameter cylinder of the relay 32 is connected to the conduit 46, the liquid pressure exerted on the outer end of the small piston 30 can push the pistons 30, 31 to the right, thereby exposing the lumen of the piston. conduit 26 to admit the liquid pressure through this conduit to the pistons of the decompression valves 27 by opening them, and to the cylinder 25 whose piston 24 will then be moved to the right against the action of the spring 47 and will push the free pistons 104, 105, 106 towards the vicinity of their external dead center position, the air in the accumulator cylinders 103 3 escaping through the compression valves 27.
The outward movement of the free pistons is transmitted by the connecting rod 29 to the cam 43 which pushes the three-seat piston 34 of the reversing valve 35 to the left position shown, and in which the conduit 46 is connected. to the conduit 33 by a bypass conduit running from the closed end of the cylinder of the valve 35 to a lumen opening between the outer seat and the middle seat of the piston, so that the fluid pressure now acts on the outer side of the piston 31 of the relay 32 and pushes it back to its left position, illustrated in FIG. 1, overcoming the pressure acting on the small piston 30.
Any liquid held between the pistons 30 and 31 is discharged through E, and as soon as the piston 30 has passed the lumen of the duct. 26, the liquid in this duct also escapes through E. Consequently, the decompression valves 27 close under the action of their springs, and the piston 24 is returned to the left in its cylinder 25 by the spring 47.
In this withdrawn position of the piston 24, communication is established through the groove 24a, as mentioned above, between the conduit 46 and the conduit 48 going to the start relay 49, shown in FIG. 2.
<I> Start relay </I>.
This relay 49 comprises a piston 50 which, in its rest position, is pushed to the right by a spring 51, the force of which can be adjusted by an adjusting screw 53 acting on a stop 52. The piston 50 has a rod 50a extending outward and two grooves, one narrow, 50b and the other, wider, 50d. A bore 50c of the piston 50 connects the. groove 50b with the left side of cylinder 49 ', which is in communication with the escape E "of the liquid to the atmosphere.
The right end of the cylinder 49 'is linked to a conduit 75 providing fluid pressure by a remote control. The middle part of the cylinder 49 ', that is to say the part corresponding to the wide groove 50d of the piston 50, is connected to the aforementioned duct 48.
The part of the cylinder 49 'which is separated from the conduit 48 by the piston 50, when the latter is. in its right position, as shown, is connected by a conduit. 54 having a check valve 66 bypassed by a bypass duct 67 which is adjusted by an adjustable needle 68, to the servo motor cylinder 55, which contains two pistons 56 and 57 spaced apart by a spring 58. The piston 57 can bear against the cylinder. stem of the main starter valve 10, normally maintained in its closed position by its own weight and by the air pressure from the compressed air source through the duct. 61 and acting on its upper surface.
The lower side of the main valve 10 is connected by the conduit 5 to the crankcase of the starting regulator 4, shown schematically in fig. 1 and in section on an enlarged scale in FIG. 4. Starter regulator.
In fig. 4, a cam 1 is arranged on a shaft A which performs a rotary oscillatory movement in dependence on the reciprocating movement of the free pistons 104, 105, 106 by the fact that it is driven by the balance 108 which serves to synchronize the movements of the two free pistons. The cam 1 is in contact with a roller 2 carried by the end of a lever 2a pivoted on a lug of the regulator housing 4 and which carries an adjustment screw 2b pressing on the end of the rod of a valve 3, the seat of which is located in the governor housing 4.
This casing is connected, as already mentioned, to the source of compressed air by line 5 in which the main start-up valve 10 is interposed, and by ducts 6a and 6b to the key-retained valves 22 (fig. 1). which provide access to the accumulator cylinders 103 of the free piston machine.
In the position shown in fig. 4, the valve 3 is in its closed position which it assumes during operation under the action of the excess pressure of the compressed air acting on its underside as long as the valve is not lowered by the valve. lever 2a, actuated by cam 1, as will be described in detail below.
In the position ready for operation, the valve 3, however, is in its open position, in which it falls under the action of its own weight at the end of the previous start-up operation.
The angular position of the cam 1 on the shaft A is adjustable, by means of grooves 1a, in the disc of the cam, traversed by clamping screws lb connected with a collar (not shown) of the shaft A.
The movement of the valve 3 is limited by a stopper 7, so as to keep the underside of the valve exposed to the inlet of compressed air when the main valve 10 is open.
Start-up operation. The starting operation takes place as follows The free pistons have been placed in the appropriate position for starting at their normal outside dead centers or preferably slightly inside these dead centers as described. In this position of the free pistons, the cam 1 is in the position shown in FIG. 4.
If now the main start valve 10 opens, as will be described in detail later with reference to FIG. 2, air arriving through line 5 is admitted to accumulator cylinder 103 through open valve 3 which, however, is then raised by the inflow of air and subsequently held in its seat in housing 4 by excess air pressure acting on its underside.
Under the action of compressed air, which entered the accumulator cylinders 103 through the, valve 3 before. on closing, the free pistons 1, 04, 105, 106 are moved inward from their position near the outer dead center. This movement is transmitted by the tree _1 to. the cam 1 including the nose, by the way. on roller 2, lowers lever 2a which in turn lowers and opens valve 3.
Compressed air is thus admitted from the supply line 5 through the valve 3, the conduits 6a, 6b and the check valves 22 to the accumulator cylinders 103, and the free udders are accelerated inward.
The fuel can be injected into the engine cylinder 101 already at this stage, and the energy of the explosion, although it is not yet sufficient to establish regular operation, can. assist the return of the free piston assemblies to their outside dead center position.
During this reverse movement of the free pistons, the cam 1 does not move as much as shown in fig. 4, but far enough to lower the lever 2a from the opposite side of the nose of the cam and thus open momentarily. . valve 3 to admit another pulse of compressed air to the accumulator cylinders 103, which further accelerates the free pistons inward until the free pistons reach a given inward position, because, at this time, valve 3 will close. This is repeated until the engine cylinder ignites steadily.
Referring now in particular to FIG. 2, it will be described how the main start valve 10 of the compressed air supply is opened for the starting operation and kept open during this operation, and how it closes again as soon as the engine cylinder lights regularly.
If the free pistons being in the position of fig. 1, a fluid pressure is applied, by means of the remote control, to the right side of the piston 50 through the conduit 75, the piston 50 moves to the left and, therefore, the liquid pressure changes from supply duct 42 via the distributor (fig. 1 and 3), the duct 33, the reversing valve 35, the piston 34 of which is in the left position, via the duct 46, the opening 24a of the piston rod. piston 24, conduit 48 (fig. 2), cylinder 49 ', wide groove 50d of piston 50, conduit 54 and check valve 66 on the underside of booster piston 56.
Consequently, this piston is lifted, compresses the spring 58 until the piston 57 overcomes the air pressure acting on the upper face of the valve 10 and opens the latter, which triggers the starting operations, as described above.
With particular reference now to FIG. 3, the distributor 37 operates as follows: In a rest position, as shown, the liquid pressure passes from the conduit 42 through one of the two branch conduits 42a or 42b and through the groove of one of the slide pistons 39 and 40 to the conduit 33 and also reaches, through the conduit 38, the groove of the spool 36 and, from there, through one of the ports 37a or (as shown) 37b, the cylinder of the piston-spool 39 or (as shown) ) that of piston-slide 40.
The cylinder of the other piston-slide, for example of the piston-slide 39, is opened to the atmosphere by the port 37a. It emerges. of fig. 3 that, if the position of the spool-drawers 39, 40 were reversed, or if the two piston-spools were in their right-hand positions, the connection of the duct 33 with the pressurized liquid supply via the duct 42 would still exist.
However, as soon as the free pistons move, the spool 36 oscillates by the effect of its connection by the connecting rod 28 with the lever 108a, and the openings 37a and 37b are opened periodically and alternately to the liquid pressure coming from the duct. 42 via line 38 and to the atmosphere; consequently, sufficient liquid pressure passes through the line 38 and the groove of the drawer 36, as well as through the openings 37a and 37b to force the two piston-slides 39 and 40 to the left against their weak spring 41.
The openings 37a and 37b are of limited cross section and, due to the weakness of the springs 41, the liquid coming from the conduit 38 will enter the interior of the cylinders of the slide pistons 39 and 40 faster than it is 'escapes. It emerges from FIG. 3 that, for this position of the drawers 39, 40, the duct 33 is disconnected from the duct 42 and is open to the atmosphere at 37c by the grooves of the two piston-drawers 39, 40 and the oblique channel 37d in the distributor body 37.
The ensuing pressure decrease in pipe 33 would reach booster cylinder 55 through conduit 46, groove 24a, conduit 48, cylinder 49 of the relay and groove 50d of piston 50; but the check valve 66 closes and the liquid in the servomotor cylinder 55 can only gradually escape through the bypass duct 67 and the needle 68 to escape to the atmosphere through the duct 48 and the light <B> 37e </B> of the distributor 37, so that the main valve 10 shuts off the air supply with sufficient time to allow the repeated application of the starting air, as described.
The groove 50b and the bore <B> 50e </B> in the udder 50 evacuate towards the exhaust E "any liquid which could have leaked towards the right end of the cylinder 49 from the pipe 48, thus preventing unintentional starting. The starting of the machine could also be triggered by hand by the operator who pushes the rod 50a to the left and the hand holds in this position against the action of the spring 51 until that the engine cylinder ignites regularly The device shown in Fig. 2 could also be replaced by a main air valve, actuated by hand or remotely, and controlling the communication between lines 61 and 5.
As explained above, the positive fuel injection device can be arranged so that the fuel can be injected into the engine cylinder 101 of the machine at the same time with the admission of the starting air into the engines. accumulator cylinders 103 and while the stroke of the free pistons increases in amplitude towards its maximum.
Alternatively the injection of the fuel can be deferred until the stroke of the free pistons has reached a predetermined amplitude.
In fig. 5, which shows a second embodiment of the starting installation, the members corresponding to those of the installation of FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Apart from the starting regulator, this installation is identical to that of figs. 1 to 4.
The start regulator 130 again has a cam 1 on a drive shaft A which oscillates in dependence on the movement of the free pistons.
In the starting regulator 130, which is shown in detail in fig. 6, the cam 1 fixed to the shaft A can cause the pusher arm 2a to swing around a fixed pivot 135 carried by the body of the starting regulator. This arm 2a is lifted out of contact with the cam 1 by the tension of a spring 136, interposed between one end of the arm and a #illet 137 carried by the body of the regulator 130, except when the arm is kept in contact with it. the cam 1 against the force of the spring 136 by the action of the air pressure on the valves of the regulator.
These valves include a shut-off valve 138 initially open and having a valve stem 138a which slides into the guide 139 and protrudes out thereof which is held in the body of the regulator 130 by a tubular nut 140, and an adjustment valve 3 which is provided with a rod 141a which slides in the body of the regulator 1.30. The rod 141a of this valve 3 cooperates with an auxiliary rod 142 which causes the opening of the valve 3; this auxiliary rod passes through the guide 144 screwed into the body of the regulator 130 and has one end which comes out of the guide 144, while the other end forms a head serving as a support for a spring 143 which is compressed between this head and a head complementary to the rod 141a. valve 3.
The push arm 2a carries adjustable stop screws 2c and 2b, respectively pressing the ends of the rods 138a and 142. The valve 3 is initially open, but it closes and opens intermittently, as will be described. later.
The regulator also comprises a closure member 148 of the body of this regulator and which also serves as a stop for the valve 3, and a plunger 145 for the stop valve 138, this plunger sliding in the guide 146 screwed into the body of the valve. regulator 130, under the action of the fluid pressure applied through the distributor 37 by the inlet member 1.47.
The operation of placing the free pistons for starting is exactly. the same as that described with reference to FIG. 1.
In order to start the free udder machine, the. Main starter valve 10 (fi ". 2) is opened as described, so as to admit compressed air from the pipe 61 through the pipe 5 into the body of the starter regulator 130. This air passes without being prevented by stop valve 138. A small amount of air passes through control valve 3 to cylinders 103 through conduits 6, 6a, 6b and valves 22, and the pressure of this air moves each piston. free 104, 105, 106 towards the internal dead center position by moving the cam 1, so as to allow the air pressure to close the regulating valve 3, the rods 141n and 142 moving outwards .
In this way, a small puff of air is admitted into the cylinders 103, which communicates a small inward movement to the free pistons, which, after that, rebound towards the outer dead center. During the rebound, the cam 1 will again open the adjustment valve 3 (by the lever 2a, the screw 2b, the rod 142, the spring 143 and the rod 141a) and a second puff of air will thus be admitted in cylinders 103 to produce a new inward stroke of a greater amplitude of the free pistons. This action continues until the amplitude of the stroke of the free pistons is such that they approach normal internal dead center, and then cam 111 operates fuel pump 110 to supply fuel to engine cylinder 101, which starts the free piston machine.
After starting, the amplitude of movement of the free pistons will be increased towards the position of the outside dead center; the amplitude of this movement is sufficient to produce, through the intermediary of the cam 1 acting on the lever 2a, the screw 2c and the rod 138a, the closing of the stop valve 138, when the free pistons are near of the outer end of a full-length stock exchange of functioning, normal.
The stop valve 138 moves to its closed position and remains in this position, so that the air coming from the duct 5 is cut off from the valve 3 and from the duct 6; now no pressure is exerted: on the screws 2b and 2c by the rods 138a and 142, therefore, the push lever 2a is lifted from the cam 1 by the springs 136 and is no longer influenced by the subsequent operation of the free piston machine.
Complete closing movement is communicated to the shut-off valve 138 by air pressure. For this, the valve 138 has the form of a disc which, in the open position, is withdrawn into a recess outside the path of the air arriving through the duct 5 and this air naturally tends to maintain the. valve 138 in its recess. By the action of the cam and the push lever 2a, the disc is brought into the air stream so that it enters its flooded seat where it closes the wise passage of air towards the adjustment valve 3.
The pressure of the incoming air then applies the valve 138 to its seat and maintains it in its closed position; movement of the valve 138, as described, causes the lifter 145 to lift and the valve and lifter to remain in contact with each other. Subsequently, the main start valve 10 is closed as described, and later fluid pressure is applied through the distributor 37 by the inlet 147 on the tappet 145 which is then lowered to turn the stop valve on. 138 by preparing a new start.
The pressure of oil or other fluid which is applied to recall the lifter 1.45 of the stop valve 138 may be quite low, since the lifter is very sensitive to the pressure of the fluid before a pressure of 1.45. air is applied to the starting regulator through line 5, and must overcome only the relatively low pressure of the outlet 136 to open the valve 138; furthermore, a delay in stopping the fluid pressure on the pusher 145 is not detrimental, since the free pistons can easily move the stop valve 138 into its closed position, and the air pressure can easily keep the valve closed against the very low force exerted by the pusher 145.
If the regulating valve 3 were rigidly actuated by the lever 2a, this valve 3 would open during the outward stroke when the free pistons are some distance from the point where they stop, and close again. during the impulse run at the same distance from this last point. Air, acting in opposition to the movement of the free udders, would thus be admitted into the cylinders 103 on the. same length of the return stroke of each oscillation as of the impulse stroke.
However, one must have a longer opening time to the air pressure during the impulse stroke than during the return stroke, and thus one must arrive at obtaining that the point where the control valve 3 opens is much closer to the outer end of the free piston stroke than the point where valve 3 closes. This is achieved by combining two measures.
First, the valve 3 is arranged to relinquish its seat in the direction opposite to the movement of the incoming air, so that the air pressure tends to close the valve, with increasing force as the valve closes. and, secondly, the valve is controlled by the lever 2a by means of a spring and a lost motion device comprising the auxiliary rod 142 which controls the rod 141a of the valve 3 by means of the spring 143 .
During the starting impulse stroke, the movement of the free pistons and of the cam 1 allows the rod 142 to move to decrease the pressure of the spring 143 until, after a certain movement of the free pistons, the air pressure closes the re-threading valve 3. During the return stroke, the cam 1 controls the rod 142 (by the lever 2a) and compresses the spring 143, but it is only when the pressure of this spring reached a high value or when the contact.
is established between the rods 142 and 141a that a sufficient force is exerted to open the valve 3 against the rather considerable force due to the. air pressure; thus, valve 3 does not reopen until the piston comes almost to rest at the outer end of its stroke.
The fluid pressure which opens the main start valve 10, and which leads the stop valve 138 through the pusher 145, is stopped by the distributor 37 (fig. 3) which is actuated by the free pistons. It has already been explained that a delay in the action of the distributor 37 to stop this fluid pressure is generally not harmful; however, premature closing of the pressurized control fluid conduit may cause the starting air supply to cylinders 103 to shut off before the free piston machine has properly started and, therefore, provision is made for preferably means for delaying this stop by the distributor 37, so as to reduce the risk of missing a suitable start.
The start-up installation according to fig. 5a and 7 to 12 is, except for the starting regulator, identical to that of fig. 1 to 4. In this installation, the shaft A carries a toothed sector 154 and a lever 131 connected by rods 153 to the connecting rod 107, so that the sector 154 sorrel following the movement of the free pistons. The arcuate edge of this sector 154 is provided with ratchet teeth 154a. On one side of the teeth there is a projection 154b, the purpose of which will be described later.
In the body of the regulator 1.30 is arranged the adjustment and stop valve 3 having a rod 155a which slides in the body and comes out of the latter to press against an actuating lever 156, the valve, pivoted on the body of the regulator in 157 and influenced by a spring 158 in the direction to hold the valve 3 open against a stop combined with the closing cap 148. A pawl 159, carried by a pin 160 at the end of the lever 156, is. maintained in a middle position by a spring 161 connected at one of its ends to a lever 156 and to the other end to a heel 159a of the pawl 159.
A latch 162 is articulated on an extension. clu regulator body 130 and can rotate around a pin 163 under the action of a spring. 164. This latch. East. positioned relative to the pawl 159 so that, if the heel 159a of the pawl abuts against the projection 154b (Fig. 12), the pawl can momentarily move the latch 162 against the force of the spring 164 until the latch slides under pawl 159 and holds it out of engagement with the ratchet sector.
When the free piston machine is in the starting position, the starting regulator 130 is in the position shown in fig. 7. The operation is the same as that which has already been described with reference to FIGS. 1 to 4, up to the point where air is admitted through line 5 into the body of regulator 130; then the air pressure moves the valve 3 down to the position shown in fig. 8, but the engagement of the pawl 159 in the teeth 154a of the sector 154 prevents complete closure of the valve 3. As before, a puff of air is admitted into the cylinders 103.
The subsequent operation is as follows: The resulting movement of the free pistons was to move the sector 154 to the position shown in fig. 9. This movement of the sector, as a result of the catch of the nose of the pawl 159 in one of the teeth 154a of the sector 154, causes the pawl 159 to tilt against the spring 161, away from its middle position until 'so that, after a certain movement, it reaches a position such that the valve 3 and the lever 156 are free to move, under the action of the air pressure exerted on the valve 3, into a position in which the valve is closed, as shown in fig. 9.
A further movement of the free pistons, which results from the expansion of the starting air in cylinder 103, will allow, before the free pistons reach their internal dead center position, at the end of the sector. 154, to go out of the socket, with the pawl 159, as shown in fig. 10, which allows the pawl to return to its middle position, while the valve 3 remains closed.
The breath of air admitted into the cylinders 103 gives movement to the free pistons which, then, rebound. During the return stroke, the end of the sector 154 will engage with the pawl 159 by moving it to the other side of its middle position, while leaving the valve 3 closed, and the pawl 159 will slide on the teeth of the sector, as shown in fig. 11. Once the rebound movement is complete, there will be a slight movement towards the inside dead point position. Thanks to the engagement of the pawl in the teeth of the sector, the pawl will be immediately moved to its middle position and this movement acts on the lever 156 to reopen the valve 3.
A second puff of air will thus be admitted into the cylinders dres 103 and will cause a new inward stroke of a greater amplitude, the valve 3 remaining open until the same point is. reached as before where the pawl 159 switches to a position in which the valve closes. This action continues until the amplitude of movement of the free pistons is such that they approach normal internal dead center, after which cam 111 operates fuel pump 110 and the free piston machine starts.
Up to this point, the free pistons have oscillated without reaching either of the inner and outer dead centers. At the point now reached, however, the pistons have reached the normal inside dead center position and the fuel supply has started. The stroke resulting from the combustion will now move the pistons outward into their neutral position. outside.
This has. The effect is that the protrusion 154b, hitherto ineffective, of the sector 154, causes the pawl 159 to tilt, such that its beak passes over the latch 162, so that the pawl 159 is lifted out of the way of the toothed sector 154 , which does not however prevent the closing of the pope 3.
When the air is subsequently stopped, by closing the main start valve 10, the absence of air pressure will allow the spring 158 to move the lever <B> 156 </B> to reopen. valve 3 (this reopening being otherwise ineffective), pawl 159 being. then disengaged from latch 162, but moving with lever 156 out of the path of sector 154, and the entire device then being ready. for the next starting operation.
The starting air admitted into the accumulator cylinders 103 will escape through the openings 103a which are discovered by the elements 106 of the free pistons when they are near their normal internal neutral position, so that this air does not exist. 'has no effect on the operation of the ma chine when it is started.