Installation comprenant une machine motrice et un générateur à comhustion interne lui fournissant des gaz moteurs sous pression. La présente invention a pour objet une installation comprenant. une machine motrice et un générateur à combustion interne lui fournissant. des gaz moteurs sous pression.
La machine motrice pourrait être, par exemple, une turbine à gaz, et le générateur pourrait être, par exemple, une machine à pistons libres à. deux temps à autoallumage fournis sant à la. machine motrice soit. de l'air com primé, soit un mélange sous pression de gaz de combiustion et d'air de balayage.
L'installation selon la présente invention comprend des moyens sensibles à une pres sion qui est fonction de la pression des gaz moteurs et qui règlent le débit de combustible audit générateur de façon à. faire augmenter ce débit. lorsque la. pression des gaz moteurs diminue et vice versa., et. des moyens pour faire varier le débit. de combustible corres pondant à une pression déterminée des gaz moteurs.
Trois formes d'exécution de l'objet de l'invention sont illustrées, à titre d'exemples, au .dessin ci-joint, dont. la fig. 1 est une vue en coupe d'une première forme d'exécution, tandis que les fig. 2 et 3 montrent chacune un détail d'une deuxième, respectivement d'une troisième forme d'exécution.
Les trois formes d'exécution comprennent. chacune un autogénérateur de gaz sous pres sion à pistons libres présentant un cylindre moteur<B>1,.</B> une paire de cylindres compresseurs 2 aux extrémités opposées de celui-ci et une paire de cylindres accumulateurs 3 aux extrémités, tandis que chaque piston libre est constitué par un élément moteur 4 exécutant un mouvement de va-et-vient dans le cylin dre 1, un élément.
compresseur 5 exécutant un mouvement de va-et-vient dans l'un des cy lindres 2 et par un élément accumulateur 6 exécutant un mouvement. de va-et-vient dans l'un des cylindres 3.
Dans la tête de ehaeun des cylindres compresseurs 2 est disposée au moins une soupape d'admission 12 pouvant mettre le cylindre ? en communication avec l'admission d'aspiration 14 et au moins une soupape de décharge 13 pouvant mettre le cylindre en communication avec les conduites 15 reliées avec les espaces annulaires autour des lumières d'admission la dans le cylindre 1. Les lumières d'échappement lb dans ce der nier communiquent avec un espace annulaire relié à la conduite d'échappement 16. La ma chine fonctionne selon ,le principe d'allumage à compression.
Du combustible peut être in jecté dans le cylindre 1 au moyen d'injec teurs de combustible 9 alimentés à travers les tuyaux 8 par la pompe à combustible 10 pos sédant une crémaillère de réglage 10a au moyen de laquelle la quantité de combustible injectée par eoiuse ,peut être modifiée.
La conduite de décharge 16 se trouve en relation avec la tubulure 17 à laquelle peu vent être raccordées les conduites de décharge des autres autogénérateurs et laquelle se trouve en communication avec l'admission de la turbine à gaz 18.
Dans l'installation de la fig. 1, un cylindre 19 est en communication avec la. tubulure d'admission 17 à travers un étranglement 20 et est pourvu dîme soupape de décharge 21 réglable manuellement au moyen de la vis 30, afin de faire varier la surface de l'orifice de décharge 19a; ainsi la pression dans le cylin dre 19 sera proportionnelle à la pression moyenne dans la tubulure d'admission 17, le rapport des pressions étant déterminé par la position de la soupape de décharge 21.
Un piston 22, pouvant se déplacer dans le cylindre 19 sous l'influence de la pression dans ce dernier et contre la force du ressort 23, peut déplacer la crémaillère de combus tible l0cc au moyen du levier coudé 24, pivo tant. autour du pivot fixe 25, de la tringle 26, du levier coudé 27, pivotant autour du pivot fixe 28 et de la tringle 29. La force du res sort 23 ne varie pas notablement avec la course du piston 22.
Ainsi, le piston 22 actionne la crémaillère à combustible 10a. de façon que lorsque la pression à -l'admission 17 augmente, le débit du combustible diminue et vice versa, de sorte que le dispositif de ré glage de l'installation de la fig. 1 a tendance à maintenir la pression des gaz moteurs à une valeur déterminée, valeur que l'on peut faire varier en réglant la soupape de décharge 21. au moyen de la vis 30.
Le piston 22 au lieu d'être relié mécani quement à la crémaillère à combustible 10a, pourrait actionner la soupape de réglage d'un servomoteur relié mécaniquement à la cré maillère à combustible. L'installation décrite pourrait, en outre, comprendre des moyens réagissant à la course des pistons libres et réglant cette course en actionnant des sou papes d'étranglement disposées dans les ad missions 14 des cylindres compresseurs.
Dans l'installation de la. fig. 1, .la pression des gaz moteurs fournis à la. turbine 18 sera déterminée par un opérateur ou mécanicien suivant la charge désirée; dans un cas parti- culier, par exemple, par le mécanicien dit vé hicule propulsé par la machine motrice.
On pourrait aussi faire commander direc tement la soupape 21 par un régulateur de vitesse actionné par la turbine 18, la pression à l'admission 17 étant ainsi commandée par ce régulateur.
Dans l'installation de la fig. 2, la douille 31a, du régulateur 31 entraîné au moyen de l'engrenage 32 par l'arbre 18a. de la turbine, est déplacée par les masses 310 de ce régu lateur et déplace le tiroir 33 dans le cy lindre 34, afin de relier le cylindre 35 d'.un servo moteur dans lequel se déplace le piston 36, soit à une source de fluide sous pression, soit à l'échappement, ce piston 36 étant soumis à la force du ressort 3 7 et actionnant la sou pape 21.
Le mouvement de la soupape de dé charge 21 fait varier la compression du res sort 38 du régulateur au moyen du levier 39 relié à. cette soupape 21. et pivotant autour du pivot fixe 40. Pour le reste, l'installation de la fig. 2 est identique à celle de la fig. 1.. Le fonctionnement est le suivant Lorsque la vitesse de la. turbine diminue. le mouvement vers l'intérieur des masses 310 déplace le tiroir 33 de manière à admettre du fluide dans le cylindre 35, ce qui augmentera. l'ouverture de la soupape 21 diminuant ainsi la pression .dans le cylindre 19.
Le ressort 23 déplacera donc le piston 22 qui, à son tour, déplacera, la, crémaillère à combustible l0ci dans la direction correspondant à l'augmen tation du débit en combustible. Ceci eont.i- nuera jusqu'au moment. où l'augmentation de la. pression dans la tubulure 17 sera.
telle que, premièrement., la pression dans le cylindre 19 sera ramenée à une valeur voisine de sa va leur normale, ce qui ramène le piston 22 vers sa première position, et que deuxièmement, la vitesse de la turbine sera augmentée jus qu'à ce que le régulateur aura fermé par le tiroir 33 l'admission du cylindre 35. Le mou- vement :d'ouverture de la soupape 21 aurr a réduit la force du ressort 38 du régulateur de manière que la vitesse à laquelle l'équilibre sera rétabli sera légèrement en dessous de la vitesse constante qui a existé avant.
Lois d'une augmentation de la vitesse de la tur bine, le mouvement des masses 31.b du ré-u- lateur déplacera le tiroir 33, de manière à éta blir une connexion entre le cylindre 35 et l'échappement après quoi le ressort 37 dépla cera le piston 36 pour exécuter les opérations décrites ci-dessus dans le sens inverse.
Dans l'installation suivant la fig. 3, le levier de charge 39 agissant sur le ressort 38 dit régulateur 31 pivote autour du pivot fixe 40 par l'action du piston 41, lequel peut être déplacé dans le cilindre 42 par la pression dans la tubulure 1.7 et contre l'action du res sort 43, de manière à diminuer la charge du re#;
sort du régulateur lors d'une augmentation de la pression des gaz moteurs dans la tubu lure 17. A part. cette différence, l'installation de la fig. 3 est identique à celle de la fig. 2.
Dans une variante des installations dé crites, dans laquelle plusieurs autogénérat.eurs fournissent en commun les gaz moteurs à la turbine (comme indiqué par l'admission 44, fig. 1), il pourra y avoir un ou plusieurs le viers 45 (fig. 1) fixés ait et se déplaçant avec le levier 27 dans le but d'actionner les eré- niaill.ères a combustible 10a appartenant aux autres générateurs.
Installation comprising a driving machine and an internal combustion generator supplying it with pressurized driving gases. The present invention relates to an installation comprising. a prime mover and an internal combustion generator providing it. pressurized driving gases.
The prime mover could be, for example, a gas turbine, and the generator could be, for example, a free-piston machine. two-stroke self-ignition provided at the. motive machine either. compressed air, ie a pressurized mixture of combustion gas and purging air.
The installation according to the present invention comprises means sensitive to a pressure which is a function of the pressure of the driving gases and which regulates the flow of fuel to said generator so as to. increase this flow. when the. engine gas pressure decreases and vice versa., and. means for varying the flow. of fuel corresponding to a determined pressure of the driving gases.
Three embodiments of the object of the invention are illustrated, by way of examples, in the attached drawing, including. fig. 1 is a sectional view of a first embodiment, while FIGS. 2 and 3 each show a detail of a second, respectively a third embodiment.
All three embodiments include. each an autogenerator of gas under pressure with free pistons having an engine cylinder <B> 1 ,. </B> a pair of compressor cylinders 2 at the opposite ends thereof and a pair of accumulator cylinders 3 at the ends, while each free piston is constituted by a driving element 4 performing a reciprocating movement in the cylinder dre 1, an element.
compressor 5 performing a reciprocating movement in one of the cylinders 2 and by an accumulator element 6 performing a movement. back and forth in one of the cylinders 3.
In the head of ehaeun of the compressor cylinders 2 is arranged at least one intake valve 12 capable of placing the cylinder? in communication with the suction inlet 14 and at least one discharge valve 13 capable of placing the cylinder in communication with the pipes 15 connected with the annular spaces around the intake ports 1a in the cylinder 1. The exhaust ports lb in the latter communicate with an annular space connected to the exhaust pipe 16. The machine operates according to the principle of compression ignition.
Fuel can be injected into the cylinder 1 by means of fuel injectors 9 supplied through the pipes 8 by the fuel pump 10 posed by an adjusting rack 10a by means of which the quantity of fuel injected by eoiuse, can be changed.
The discharge pipe 16 is in connection with the pipe 17 to which the discharge pipes of the other autogenerators can be connected and which is in communication with the inlet of the gas turbine 18.
In the installation of fig. 1, a cylinder 19 is in communication with the. intake manifold 17 through a constriction 20 and is provided with a relief valve 21 manually adjustable by means of the screw 30, in order to vary the area of the relief orifice 19a; thus the pressure in the cylinder dre 19 will be proportional to the average pressure in the intake manifold 17, the pressure ratio being determined by the position of the discharge valve 21.
A piston 22, able to move in the cylinder 19 under the influence of the pressure in the latter and against the force of the spring 23, can move the fuel rack 10cc tible by means of the elbow lever 24, pivoting. around the fixed pivot 25, the rod 26, the elbow lever 27, pivoting around the fixed pivot 28 and the rod 29. The force of the res out 23 does not vary significantly with the stroke of the piston 22.
Thus, the piston 22 actuates the fuel rack 10a. so that when the pressure at the inlet 17 increases, the fuel flow decreases and vice versa, so that the adjustment device of the installation of FIG. 1 tends to maintain the pressure of the driving gases at a determined value, a value which can be varied by adjusting the discharge valve 21 by means of the screw 30.
The piston 22 instead of being mechanically connected to the fuel rack 10a, could actuate the adjustment valve of a booster mechanically connected to the fuel rack. The installation described could, moreover, comprise means reacting to the stroke of the free pistons and adjusting this stroke by actuating throttle valves arranged in the ad missions 14 of the compressor cylinders.
In the installation of the. fig. 1, the pressure of the engine gases supplied to the. turbine 18 will be determined by an operator or mechanic depending on the desired load; in a particular case, for example, by the mechanic known as the vehicle propelled by the prime mover.
The valve 21 could also be controlled directly by a speed regulator actuated by the turbine 18, the pressure at the inlet 17 thus being controlled by this regulator.
In the installation of fig. 2, the sleeve 31a, of the regulator 31 driven by means of the gear 32 by the shaft 18a. of the turbine, is moved by the masses 310 of this regulator and moves the slide 33 in the cylinder 34, in order to connect the cylinder 35 of a servo motor in which the piston 36 moves, or to a source of fluid under pressure, or at the exhaust, this piston 36 being subjected to the force of the spring 37 and actuating the valve 21.
The movement of the relief valve 21 varies the compression of the res exiting 38 from the regulator by means of the lever 39 connected to. this valve 21. and pivoting around the fixed pivot 40. For the rest, the installation of FIG. 2 is identical to that of FIG. 1 .. The operation is as follows When the speed of the. turbine decreases. the inward movement of masses 310 moves spool 33 so as to admit fluid into cylinder 35, which will increase. the opening of the valve 21 thus reducing the pressure in the cylinder 19.
The spring 23 will therefore move the piston 22 which, in turn, will move the fuel rack 10ci in the direction corresponding to the increase in fuel flow. This will affect until the moment. where the increase in. pressure in the tubing 17 will be.
such that, firstly., the pressure in the cylinder 19 will be reduced to a value close to its normal value, which returns the piston 22 to its first position, and that secondly, the speed of the turbine will be increased until that the regulator will have closed by the spool 33 the inlet of the cylinder 35. The opening movement of the valve 21 aurr has reduced the force of the spring 38 of the regulator so that the speed at which the equilibrium will be restored will be slightly below the constant speed that existed before.
Laws of an increase in the speed of the turbine, the movement of the masses 31.b of the re-u- lator will move the spool 33, so as to establish a connection between the cylinder 35 and the exhaust after which the spring 37 will move the piston 36 to perform the operations described above in reverse order.
In the installation according to fig. 3, the load lever 39 acting on the spring 38 said regulator 31 pivots around the fixed pivot 40 by the action of the piston 41, which can be moved in the cylinder 42 by the pressure in the tubing 1.7 and against the action of the res out 43, so as to reduce the load of re #;
comes out of the regulator when there is an increase in the pressure of the driving gases in the pipe 17. A part. this difference, the installation of FIG. 3 is identical to that of FIG. 2.
In a variant of the installations described, in which several autogenerators jointly supply the driving gases to the turbine (as indicated by inlet 44, fig. 1), there may be one or more viers 45 (fig. 1) fixed and moving with the lever 27 for the purpose of operating the fuel generators 10a belonging to the other generators.