Auto-générateur de gaz sous pression à au moins un piston libre. L'invention a pour objet un auto-géné- rateur de gaz sous pression à deux temps à au moins un piston libre et débitant sous différentes pressions, le piston étant ramené à son point mort intérieur par de l'énergie qui se compose de l'énergie emmagasinée dans le matelas d'espace mort du cylindre compresseur et d'une énergie additionnelle,
cet auto-générateur étant caractérisé en ce que la valeur de l'énergie additionnelle ainsi que les dimensions de la partie compresseur et de la partie moteur sont -choisies de telle façon que la .compression finale dans le cy lindre moteur reste, sans aucun réglage de l'énergie additionnelle, pour toutes les pres sions de travail et pour n'importe quelle condition de fonctionnement de l'auto-généra- teur,
entre une limite inférieure assurant l'auto@allumage du combustible et une limite supérieure déterminée par la résistance mé canique du matériel.
Le dessin annexé montre schématique ment, à titre d'exemple, trois formes d'exé cution de l'objet de l'invention. La fig. 1 montre schématiquement, en 2c coupe longitudinale, la première forme d'exé cution. La fig. 2 montre, en coupe longitudinale, la deuxième forme d'exécution. La fig. 31 montre, en coupe longitudinale, la troisième forme d'exécution.
L'auto-générateur représenté .à la fig 1 comporte deux pistons libres opposés étagés 2' et 22, comprenant chacun un élément moteur coulissant dans un cylindre moteur 1 et un élément compresseur coulissant dans l'un des deux cylindres compresseurs symétriques 3' et 32 qui .débitent l'airoomprimd dons un;
réservoir commun 5. L'alimentation en air comprimé du cylindre moteur 1 est assuré par un con duit de communication 6, établi entre le réser voir 5 et le susdit cylindre 1. L'excès .d'air comprimé ayant assuré le balayage du mo teur est envoyé en même temps que les gaz brûlés partiellement détendus vers un appa reil récepteur, non représenté, par un con duit 7. Le combustible est introduit dans la chambre de combustion du cylindre mo teur par un injecteur non représenté.
L'énergie additionnelle est fournie par des accumulateurs .d'énergie qui sont consti tués par les espaces 11' et 11\, complètement fermés et situés du côté intérieur des éléments compresseurs des pistons de sorte qu'il se produit dans ces espaces clos, lors de la course de travail des pistons, une dépression qui emmagasine de l'énergie qui s'ajoute à l'éner gie emmagasinée dans les matelas d'espace mort des cylindres compresseurs 3' et 32 pour ramener les pistons à leur position du point mort intérieur.
Appelons
EMI0002.0006
le rapport des diamètre des cylindres moteur et compresseurs et
EMI0002.0009
le rapport entre les volumes engendrés par l'élément moteur de chaque piston à pleine charge, respectivement pendant la phase de balayage et pendant la phase de compression moteur.
Dans l'auto-générateur représenté- à. la fig. 1, le rapport
EMI0002.0012
est compris entre les limites de
EMI0002.0014
le rapport
EMI0002.0015
entre les limites de
EMI0002.0016
et le rapport
EMI0002.0017
du volume de l'espace mort de chaque cylindre compresseur et du volume engendré par la. course à pleine charge de l'élément compresseur du piston correspon dant est compris entre les limites de
EMI0002.0020
Ces trois valeurs et les dimensions de l'accumulateur d'énergie additionnelle sont choisies de telle façon que, sans aucun réglage de l'énergie additionnelle.
pour toutes les pressions de travail et pour n'importe quelle condition de fonctionnement, la compression finale dans le cylindre moteur reste entre une limite inférieure assurant l'auto-allumage du combustible et une limite supérieure dé terminée par la résistance mécanique des organes de la machine. La pression finale de compression moteur pourrait., par exemple, rester comprise entre 20 et 711 kg!em2. pour des pressions de débit comprises entre 1. et 5 hg;<B>CM</B> 2.
Dans le but- de satisfaire à ces conditions, l'auto-générateur représenté à la fig. ? pour rait, par exemple. présenter les dimensions suivantes
EMI0002.0031
Diamètre <SEP> D <SEP> des <SEP> cylindres <SEP> compresseurs <SEP> . <SEP> 315 <SEP> 1111 <SEP> 11
<tb> Diamètre <SEP> d <SEP> du <SEP> cylindre <SEP> moteur <SEP> . <SEP> 1o11 <SEP> mm
<tb> Espace <SEP> nuisible <SEP> de <SEP> l'accumulateur, <SEP> lorsque <SEP> les <SEP> éléments <SEP> moteurs
<tb> des <SEP> pistons <SEP> se <SEP> touchent <SEP> au <SEP> centre <SEP> de <SEP> la. <SEP> machine <SEP> .
<SEP> 55 <SEP> mm
<tb> Espace <SEP> mort <SEP> dans <SEP> chaque <SEP> cylindre <SEP> compresseur <SEP> à <SEP> la <SEP> position <SEP> des
<tb> pistons <SEP> correspondant <SEP> à <SEP> leur <SEP> course <SEP> maximum <SEP> . <SEP> 40.3 <SEP> mm
<tb> Distance <SEP> moyenne <SEP> du <SEP> fond <SEP> de <SEP> l'élément <SEP> moteur <SEP> de <SEP> chaque <SEP> piston
<tb> d'avec <SEP> le <SEP> centre <SEP> de <SEP> la <SEP> machine <SEP> lorsque <SEP> le <SEP> piston <SEP> moteur <SEP> se <SEP> trouve
<tb> dans <SEP> son <SEP> point <SEP> mort <SEP> intérieur <SEP> . <SEP> 20 <SEP> mm
<tb> Distance <SEP> maximum <SEP> du <SEP> fond <SEP> de <SEP> l'élément <SEP> moteur <SEP> de <SEP> chaque <SEP> piston
<tb> d'avec <SEP> le <SEP> centre <SEP> de <SEP> la.
<SEP> machine <SEP> lorsque <SEP> le <SEP> piston <SEP> se <SEP> trouve <SEP> ù <SEP> la
<tb> fin <SEP> de <SEP> sa <SEP> course <SEP> maximum <SEP> qui <SEP> correspond <SEP> an <SEP> débit <SEP> maximum <SEP> . <SEP> <B>180</B> <SEP> mm
<tb> Distance <SEP> des <SEP> lumières <SEP> d'admission <SEP> et <SEP> d'échappement <SEP> du <SEP> cylindre
<tb> moteur <SEP> d'avec <SEP> le <SEP> centre <SEP> de <SEP> la <SEP> machine <SEP> 100 <SEP> mm Il ressort des chiffres ci-dessus indiqués:
EMI0003.0001
(pour <SEP> la <SEP> course <SEP> maximum <SEP> du <SEP> piston)
<tb> Course <SEP> de <SEP> compression <SEP> Ym <SEP> = <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> = <SEP> 80 <SEP> mm
<tb> Course <SEP> de <SEP> balayage <SEP> Vb <SEP> = <SEP> 180 <SEP> - <SEP> <B>100</B> <SEP> = <SEP> 80 <SEP> mm
<tb> Course <SEP> totale <SEP> . <SEP> = <SEP> 160 <SEP> mm On obtient donc: - pour le rapport
EMI0003.0002
la valeur 0,317 - pour le rapport
EMI0003.0003
la valeur<B>1,00</B> - pour le rapport
EMI0003.0004
la valeur 0,252 On pourrait aussi, par exemple, choisir
EMI0003.0005
et déterminer les autres valeurs de façon à obtenir les limites de pression indiquées dans les conditions données.
L'auto-générateur suivant la fig. 2 com- porte deux sortes différentes d'accumula- teurs d'énergie additionnelle qui accumulent pendant la course motrice une certaine quantité d'énergie qui s'ajoute à l'énergie emmagasinée dans les matelas d'espace mort des cylindres compresseurs pour être res tituée aux pistons libres pendant la course de renvoi.
Cet auto-générateur comporte deux accumulateurs pneumatiques comprenant les cylindres 10I, 102, dans lesquels coulissent les pistons 9I, 92 faisant corps avec les pis tons libres étagés 2' et 22, et deux accumu lateurs à dépression qui sont formés par les chambres étanches<B>Il',</B> 112 des cylindres compresseurs 31 et 32 qui sont situées du côté intérieur des éléments compresseurs des pis tons libres 2' et 2:.
Les chambres 111 et 1l2 sont munies de clapets 14 destinés à laisser échapper, pen dant la première course des pistons vers l'in térieur ayant lieu après le démarrage, l'air qui s'est accumulé dans lesdites chambres pendant une période d'arrêt de la machine.
Les cylindres 10' et 10? des accumula- i teurs à compre=ssion sont mis en communioa- tion, à chaque course des pistons libres, soit avec l'atmosphère, soit avec une enceinte à pression constante, par des conduites 12. Lé combustible est introduit par un injecteur non représenté.
Du fait de l'adjonction de l'accumula teur à compression, l'action de l'accumulateur à dépression doit être atténuée. Ainsi, pour un auto-générateur de dimensions analogues à celles indiquées en référence à l'auto- générateur de la fig. 1, on pourrait :donner à l'accumulateur à dépression un espace nui sible de 129 mm (lorsque les éléments moteurs des pistons se touchent au centre) au lieu des 55 mm dans le cas de l'auto générateur selon la fig. 1.
Le cylindre de l'accumulateur à compres sion aurait dans ce cas un diamètre de 1.0.0 mm et un espace nuisible de 45 mm lorsque le piston .a fait sa course maximum vers l'extérieur, -et cela pour le cas où il tra vaillerait avec une pression initiale atmo sphérique.
Les autres dimensions seraient les mêmes que celles indiquées dans le cas de la machine représentée par la fig. 1, à la différence près que les espaces compresseurs dans la machine selon la fig. 2( ont un diamètre extérieur de 315 mm et un diamètre intérieur de 100 mm. L'auto-générateurselon la fig. 2, dimensionné de cette façon, travaillera comme celui de la fig. 1 avec une pression finale de compres sion qui sera toujours -comprise entre 20 et 7 0 atmosphères pour une pression de débit comprise entre 1. et 5 atmosphères, et cela sans aucun réglage de l'énergie additionnelle.
Sur la fig. 3, on a montré un auto- générateur comme ceux des fig. 1 et 2, deux pistons libres étagés 21 et 22 dont les ëléments moteurs coulissent dans le cylindre moteur 1 et dont les éléments com- presséurs coulissent respectivement dans les cylindres 3' et M L'air comprimé dans les cylindres 3' et 32 est refoulé dans le réser voir 5 et envoyé au cylindre 1 par le canal 6. Des gaz chauds quittent le cylindre 1 par le canal 7.
Le combustible est introduit dans le cylindre 1 par un injecteur non représenté. Les pistons libres@sont ramenés à leurs points morts intérieurs par l'énergie emmagasinée dans les matelas d'espace mort des cylindres compresseurs et par l'énergie additionnelle emmagasinée dans les deux accumulateurs à dépression 11 et les deux accumulateurs pneumatiques à compression 10 associés aux pistons libres. Les accumulateurs à, dépres sion sont constitués par les espaces étanches des cylindres compresseurs situés du côté intérieur des éléments compresseurs des pis tons 2' et 22.
Chaque accumulateur à com pression 10 comprend un cylindre dans lequel coulisse un piston solidaire du piston libre correspondant. L'auto-générateur de la. fin. 3 comprend un dispositif de commande pour faire varier l'énergie additionnelle en -fonc tion de la pression maximum dans le cylindre moteur 1, et agissant de façon que les pres sions initiale et finale dans les accumula teurs 10 soient toutes deux fonction de la pression maximum dans le cylindre moteur.
Ce dispositif de commande comprend un organe de commande 15 agissant, pour chaque accumulateur 10, par l'intermédiaire d'un levier coudé, sur l'extrémité d'un ressort 15 dont l'autre extrémité est reliée à un levier coudé articulé avec une tige 19 articulée à un balancier 18, dont les extrémités reposent respectivement sur deux soupapes 16 et 17 assurant par leur levée la communication des accumulateurs 10 avec l'atmosphère (ou éventuellement avec des enceintes à pression constante). La commande des soupapes de l'accumulateur de droite n'est pas représentée. Elle est identique à celle de l'accumulateur de gauche.
La tension du ressort 15 varie suivant la, position de l'organe 15 et ainsi la valeur de la force agissant sur la tige 19 varie dans le même sens, de sorte que, sui vant que cette force est plus ou moins grande, la soupape 17 déchargeant partiellement l'accumulateur 10 se lève plus ou moins tard, alors que la soupape 16 d'alimentation de l'accumulateur se lève plus ou moins tôt. 11 s'ensuit une variation de la partie de l'éner gie de renvoi additionnelle fournie par les accumulateurs 10. L'énergie de renvoi totale augmente donc avec la force agissant sur 1? levier 19 et diminue avec ladite force.
Dans ce dernier cas, en particulier, la pression maximum dans les accumulateurs<B>1.0</B> diminue et le travail de détente dans ceux-ci est. plus faible.
La, commande de la tige 15 est assurée automatiquement par un servomoteur à li quide comprenant un piston distributeur 22 solidaire d'un piston coulissant dans un cylindre relié au cylindre moteur 1, par l'in termédiaire d'une soupape de retenue 23. Un ressort antagoniste 24 agit sur ce piston à l'encontre de la pression du gaz.
Suivant la position du distributeur, un liquide moteur sous pression fourni par une pompe 25, dont le piston 26 est commandé par le piston libre 2'. est envoyé sous l'une ou sous l'autre face d'un piston 27 entraî nant l'organe de commande 15, de manière qu'un excès de pression agissant sur le pis ton 22 envoie le liquide sous pression sur la. face supérieure du piston 27 pour diminuer la partie de l'énergie additionnelle fournie par les accumulateurs 10 à la. course suivante de la machine et vice versa.
chaque course des pistons 2' et 2' la décharge de la pression agissant sur le piston commandant le distributeur 22 se fait par une soupape 28, ouverte par la, butée d'un baseu- leur 29 actionné par le piston<B>2</B>' et la dé charge de la. pression de liquide sous l'une ou l'autre face du piston 27 est faite par un jeu de conduits 3<B>4</B>) ou 3,1 et 3'2 jusqu'au réservoir 34. Lorsque le distributeur 22 obture à la fois les conduits 30 et 31, la décharge de la pompe 25 est faite par une soupape 33.
On voit qu'à chaque course, grâce à. la. soupape 23, la position limite du piston distributeur 22 est fonction de la. pression maximum dans .le cylindre 1. Le servo- moteur étant agencé de façon que la posi tion du piston 27 soit fonction de la position du piston 22, on voit donc que, grâce au dis positif décrit, les pressions initiales et finales dans les accumulateurs 10 sont fonction de la pression maximum dans le cylindre 1.
Le dispositif de commande est agencé de façon que l'énergie additionnelle de retour décroisse quand la pression maximum dans le cylindre moteur croit, ce grâce à quoi la compression dans le cylindre moteur sera moins grande que si le dispositif de réglage n'existait pas. Inversement, lorsque la pres sion maximum dans le cylindre décroîtra, l'énergie additionnelle de retour croîtra et la compression dans le cylindre moteur sera plus grande qu'en l'absence du dispositif de réglage.
Dans l'auto-générateur selon la fig. 3,, -comme dans .ceux des fig. 1 et 2, on choisit les rapports
EMI0005.0013
et les dimen sions des accumulateurs d'énergie addi tionnelle (ainsi que, le cas échéant, les pres sions constantes régnant dans les enceintes avec lesquelles communiquent les accumula teurs 10) de façon que la compression finale dans le cylindre moteur reste, sans aucun réglage de l'énergie additionnelle,
pour toutes les pressions de travail et n'importe quelles conditions de fonctionnement entre 20 et 70 atmosphères. Le dispositif de commande sera réglé de façon à maintenir la compres sion finale entre les limites plus rapprochées, par exemple entre 35 et 55 atmosphères, suivant les conditions, afin que cette com pression finale ne s'écarte pas trop de la valeur moyenne la plus favorable.
On voit donc que l'avantage de l'auto-générateur selon la fig. 3 réside dans le fait qu'en régime continu la compression finale ne s'écarte pas trop d'une valeur moyenne opti mum et que lorsque le régime change, cette compression finale ne pourra jamais dépasser 70 atmosphères, même si le dispositif de réglage agit avec un certain retard, c'est-à- dire pratiquement, reste inopérant pendant an certain intervalle de temps.
Au lieu de faire varier .la tension des res- sorts 15 en fonction de la pression maximum dans le cylindre 1, on pourrait atteler 's chacun de ces ressorts 15 du côté opposé à celui où il agit sur la tige 19, un organe tel qu'il soit déplacé vers l'extérieur quand la course du piston libre correspondant s'étend plus loin du côté du point mort extérieur, ce -qui aura pour effet de diminuer l'énergie de retour et vice versa.
Cet organe pourra, être commandé soit par une carme dont la course soit liée à celle des pistons, soit par une masse reliée par un ressort à une pièce dont le déplacement soit lié à celui du piston, ladite masse, pendant .la période d'a-ccél.éra- tion positive ou négative du piston., se dépla çant d'autant plus, par rapport à la susdite pièce, que l'accélération du piston est plus grande.
Pendant la période de démarrage et de mise en régime de l'auto-générateur, l'énergie de renvoi -des équipages pistons pourrait être augmentée afin -de .surmonter l'accroissement des résistances de frottement à ce moment.
Pour que l'.énergie additionnelle dans l'auto-générateur de la fig. 3 ait une valeur plus grande pendant la période de mise en régime, il est muni d'un dispositif compre nant un basculeur 37 soumis à l'action d'un ressort 3-5, ce dernier agissant directement sur un piston 3' & relie au basculeur par un levier de renvoi 3,9 -et une tige 40.
Sous l'action .du ressort 35, le basculeur est appli qué contre l'extrémité supérieure de la tige 19 de sorte que la pression maintenant la soupape 17 sur son siège et agissant dans le sens de l'ouverture de la soupape 16 est renforcée par suite de quoi l'énergie de l'accumulateur est augmentée.
Le piston 38 se trouve également sous l'influence -d'un thermostat 36 qui comprime le ressort 3.5 et qui agit en fonction de la température du gaz débité par les cylindres compresseurs 31, 32. Ce thermostat libère ainsi le levier 19 -de l'action du basculeur 3,7 quand la température du gaz débité par les cylindres compresseurs augmente et que la machine a pris ainsi son régime thermique normal.
Dans les exemples décrits l'énergie addi tionnelle était fournie par des accumulateurs d'énergie pneumatiques. Il est toutefois évident que l'énergie additionnelle pourrait aussi être fournie par d'autres moyens, par exemple par un ressort mis sous tension pen dant les courses motrices et restituant son énergie pendant les courses non motrices. Il est également possible de fournir l'énergie additionnelle en munissant l'auto-générateur d'un dispositif alimentant les cylindres com presseurs avec -de l'air ayant une pression supérieure à celle de l'air ambiant.
Cet air comprimé pourrait être fourni, dans le cas de l'auto-générateur selon la fig. 1 par exem ple, par une soufflante dont on munirait. cet auto-générateur.
Les accumulateurs 111 et 11= de cet auto-générateur seraient alors supprimés, puisque l'énergie additionnelle serait fournie par le surplus de l'énergie emmagasinée, par suite de sa compression préalable, dans l'air d'alimentation des cylindres compresseurs 3i et M Dans ce cas le dispositif fournissant l'air comprimé aux cylindres compresseurs sera établi de façon que, sans aucun réglage de l'énergie additionnelle fournie par l'air com primé débité par ce dispositif, la.
compression finale dans le cylindre moteur reste toujours entre 20 et 70 atmosphères, pour toutes les pressions de travail et pour n'importe quelles conditions de fonctionnement.
Le dispositif fournissant l'air comprimé d'alimentation, aux cylindres compresseur pourrait, par exemple, être agencé de façon que, sans réglage, il fournisse de l'air à pres sion constante pour toutes les pressions de travail de l'auto-générateur.