Installation comprenant un autogénérateur de gaz chauds sous pression, à pistons libres. L'invention a pour objet une installation comprenant un autogénérateur de gaz chauds sous pression, à pistons libres, comprenant un cylindre moteur à combustion interne à deux temps aux extrémités duquel sont disposés deux cylindres compresseurs et deux accumu lateurs pneumatiques d'énergie de renvoi des pistons vers leur point mort intérieur, accu mulateurs disposés aux extrémités des cylin dres éloignées du cylindre moteur. Cette ins tallation pourrait, par exemple, être une ins tallation motrice comprenant une turbine à gaz alimentée par l'autogénérateur.
Cette installation est caractérisée par le fait. que l'autogénérateur comprend, en outre, au moins un accumulateur pneumatique d'énergie de renvoi des pistons vers leur point mort extérieur, l'un au moins des accumula teurs du générateur étant relié à une source de gaz sous pression par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage fonctionnant. de faon que la pression maximum de fin de course de cet accumulateur soit réglée en fonction des pressions régnant dans d'autres espaces du générateur, la. conduite de refoulement du gé nérateur étant pourvue d'un dispositif. per mettant la décharge des gaz chauds fournis par le générateur directement. à. l'atmosphère et destiné à être utilisé lors de la. marche à vide.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention, ainsi qu'une variante de cette forme. La fig. 1 est une vue schématique de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue schématique, à plus grande échelle, du générateur et des régula teurs de cette forme d'exécution.
La. fig. 3 est une coupe de détail, à plus grande échelle, du premier régulateur de cette forme d'exécution.
La fig. 4 est une coupe de détail, à plus grande échelle, du deuxième régulateur de cette forme d'exécution.
La fig. 5 est une coupe de détail, à plus grande échelle, de la pompe d'alimentation en combustible.
La fig. 6 est un schéma de la variante. L'installation des fig. 1 à 5 présente un autogénérateur 1 comprenant le cylindre mo teur 2 de part et d'autre duquel sont disposés des cylindres compresseurs 4. Le cylindre mo teur 2 fonctionne selon le cycle à deux temps. A l'extrémité extérieure de chacun de ces cylindres 4, à l'opposé de la chambre de com bustion 3, se trouve un cylindre accumulateur 5 de l'énergie de renvoi des pistons. Les pis tons libres opposés comprennent chacun un élément moteur 6 travaillant dans le cylindre moteur 2, et un élément compresseur d'air 7 fonctionnant dans le cylindre correspondant 4.
Chacun des éléments 7 divise son cylindre en une chambre de compression 4a et une chambre 4b, formant accumulateur d'énergie de renvoi vers l'extérieur. Chaque piston libre comprend en outre un élément 8 coulissant dans le cylindre correspondant 5.
Les cylindres 5 sont, reliés par un tuyau d'égalisation 10 et une chambre auxiliaire 10a à chaque extrémité de l'autogénérateur. Un ré servoir de balayage 11 comporte une liaison 12 avec des lumières d'admission situées à. une extrémité du cylindre moteur 2 et qui sont découvertes par l'élément moteur corres pondant 6 à la fin de la course motrice. Des lumières d'échappement situées au voisinage de l'autre extrémité du cylindre 2 sont décou vertes par l'autre élément moteur 6 au voisi nage de l'extrémité de la course motrice, mais avant l'ouverture des lumières de balayage. Les chambres de compression 4a comportent des orifices d'admission 14 commandés par soupapes et des orifices de refoulement 15 également commandés par soupapes.
Les deux pistons opposés sont reliés par un dispositif de synchronisation 16.
Un régulateur A (fig. 3) de la pression maximum dans les cylindres accumulateurs 5 comporte deux corps 21 et 22.
Le corps 21 forme un support pourvu d'un montant 23 portant à son extrémité supérieure un levier 24 à deux bras opposés a et b.
Quatre capsules anéroïdes 25, 26, 27 et 28 sont intercalées entre le support 21 et le levier 24, en étant réparties dans le sens de la lon gueur du levier, les deux premières agissant sur le bras a et les deux dernières sur le bras b du levier. Ces capsules se dilatent en s'écar tant du support 21 vers le levier et chacune d'elles comporte un point de pivotement 29 sur le levier. Entre le support 21 et le levier 24, il y a également un ressort 30 agissant sur l'extrémité du bras b du levier 24. Ce res sort comporte à une extrémité un pivot de butée portant contre le levier et, à son autre extrémité, il est porté par une vis de réglage 31 montée dans le support.
La pression d'air dans la chambre de com- pression 4a de gauche est amenée à la cap sule 25 par une conduite 34 traversant le sup port 21 et munie d'une soupape de retenue 35 s'ouvrant, en direction de la capsule, et d'un pointeau réglable 36. Un canal 37 contourne les obturateurs 35 et. 36 et il est muni d'un pointeau réglable 38.
Les chambres d'accumulation 4b des cylin dres 4 communiquent entre elles par une con duite 39 et cette conduite est en communica tion avec l'intérieur de la eapsule 26 par une conduite 40 traversant le support 21 et com portant une soupape de retenue 41 ouvrant vers la capsule. Cette conduite est également reliée à un passage de retour contournant la soupape 41 et commandé par un pointeau réglable 43. La. pression dans les chambres 4b et la conduite 39 est. commandée par un régu lateur 13, comme on le verra ci-dessous.
La pression dans la capsule 27 est main tenue sensiblement à la valeur de la pression maximum dans les cylindres accumulateurs 5 par une conduite 44 allant à la conduite de liaison 10. Dans la. conduite 44 est intercalée une chambre 45 du corps 22, et une soupape de retenue 46 est placée entre cette chambre 45 et la capsule 27 et s'ouvre vers cette cap sule. Un passage de retour 47, dans lequel se trouve un pointeau réglable 48, est relié à la conduite 44 et contourne la. soupape 46. La chambre 45 communique avec une bouteille d'air comprimé 50' par un conduit 50 com mandé par une soupape 51 s'ouvrant vers l'intérieur de la. chambre 45.
De cette chambre part. également. un passage d'échappement 52, normalement fermé par une soupape 53 ou vrant vers l'intérieur de la. chambre 45 et une soupape de retenue 54 ouvrant vers l'exté rieur. Chacune de ces soupapes est. normale ment appliquée sur son siège par un ressort exerçant une pression déterminée.
Les tiges des soupapes 51 et 53 font saillie dans une chambre 55 du corps 22 et elles sont fixées respectivement aux extrémités mo biles des capsules dilatables 56 et 57, les quelles communiquent, à leurs extrémités opposées, par des ouvertures respectives 58 et 59, avec une chambre 60. Dans cette chambre va et vient un tiroir 61 qui est. normalement maintenu en position extérieure par un ressort 62 monté dans l'extrémité intérieure de la chambre. L'extrémité extérieure du tiroir 61 vient buter contre l'extrémité du bras b du levier 24 en opposition à la poussée exercée sur ce bras par les capsules 27 et 28 et le ressort 30.
Le tiroir comporte une partie cen trale découpée coopérant avec la chambre 60 pour former une chambre de pression 63 com muniquant par un conduit 64 avec une source d'huile sous pression.
On voit que les liaisons des cylindres 5 avec la capsule 27 et des chambres 4b des cylindres 4 avec la capsule 26 sont telles que l'on atteigne à. chaque course dans ces capsules des pressions approximativement égales aiLx pressions maxima. dans ces cylindres et ces chambres, le passage effectif d'admission de l'air aux capsules étant beaucoup plus grand que celui qui permet son échappement.
La pression dans le réservoir de balayage est si voisine d'une pression constante lorsque le ré servoir est de grande dimension qu'il n'y a qu'une liaison directe entre le réservoir et la capsule 28, mais si le réservoir, dans une ins tallation particulière, était assez petit pour qu'il en résulte des variations gênantes de pression dans la capsule avec cette liaison di recte, il pourrait être prévu une ouverture convenablement limitée de manière à amortir ces variations.
En fonctionnement normal, la pression dans les chambres de compression 4a- varie d'une faible valeur pendant. leur remplissage à une valeur élevée lorsque le refoulement commence, la pression pendant le refoulement. restant constante. La liaison de la chambre de compression 4a. avec la capsule 25 s'effectue au moyen des pointeaux 36 et 38, de sorte que la pression dans cette capsule dépend de la durée pendant laquelle la pression de refoule ment s'exerce et elle correspond à la moyenne des pressions de la chambre de compression au lieu d'être sensiblement égale à la pres sion maximum dans cette chambre, comme dans le cas des capsules 26 et 27.
Lorsque le tiroir 61 est dans sa position médiane, les deux orifices 58 et 59 commu niquent avec l'atmosphère; si le tiroir se dé place vers l'extérieur à partir de cette posi tion du fait d'un déplacement correspondant du levier 24, l'orifice 58 est. découvert et com- munique avec la chambre de pression 63; si le tiroir se déplace vers l'intérieur à partir de la position médiane, l'orifice 59 est découvert et communique avec cet espace.
L'ouverture de l'orifice 58 laisse arriver dans la capsule 56 une pression d'huile qui est supérieure aux forces de fermeture agis sant sur la. soupape 51, en provoquant ainsi l'ouverture de celle-ci pour faire arriver de l'air à pression élevée dans la chambre 45, en augmentant ainsi la pression dans la. partie de la. conduite 44 allant à. la capsule 27, ce qui fait que cette capsule exerce une force de déplacement vers l'extérieur, plus grande et déterminée à l'avance sur le levier.
L'air supplémentaire ainsi admis augmente égale ment la valeur de la pression de travail dans les cylindres 5, car il y a communication entre ces cylindres et la chambre 45 par les conduites 44 et 10. Lorsque le levier 24 revient dans sa position horizontale, le tiroir 61 suit. ce mouvement et permet à l'huile de s'échap per de la capsule 55 et ainsi à la soupape 51 de se refermer.
De même, l'ouverture de l'ori fice 59 laisse arriver dans la capsule 57 une pression qui est supérieure à la force tendant à maintenir la soupape 53 fermée, de manière à ouvrir cette soupape et à permettre l'échap pement d'air de la chambre 45 et, par consé quent, une réduction de pression dans la par tie de la conduite 44 allant à la capsule 27 ainsi que dans cette capsule, ce qui permet au levier de revenir en position horizontale et à la soupape 53 de se refermer.
Comme les pressions qui règnent. dans la capsule 2 7 sont sensiblement les pressions maxima atteintes dans les cylindres accumulateurs 5, une réduc tion de la quantité d'air contenu dans les cylindres 5, par l'ouverture de la soupape 53, permet à l'air sous pression contenu dans la capsule' 27 de s'échapper peu à peu à travers le passage 47 réglé par le pointeau 48, de ma nière à revenir à une valeur pour laquelle le levier 24 est de nouveau horizontal. Cette nou velle valeur de la pression dans la capsule 27 est également en équilibre avec la nouvelle va leur des pressions maxima obtenues dans les cylindres,5. La capsule 28 communique avec le réser voir de balayage 11 par une conduite 66, de sorte que cette capsule se déplace en fonction d'un changement de pression dans le réser voir 11.
On voit que la pression moyenne de la chambre de compression 4a et la pression maximum dans la chambre 4b agissant sur le levier 24 d'un côté de son pivot, par l'inter médiaire des capsules 25 et 26 respectivement, sont en opposition avec la tension réglée du ressort 30, ainsi qu'avec la pression maximum dans les cylindres accumulateurs 5 et la pres sion du réservoir de balayage agissant, par l'intermédiaire des capsules 27 et 28 respec tivement, contre l'autre extrémité du levier et que ces différentes pressions sont telles que le levier est maintenu en position horizontale pendant les conditions de fonctionnement nor males du générateur.
On voit également que, lors d'un déplacement du levier dû à une variation des pressions dans le générateur, ce levier est ramené à sa position normale par une augmentation ou une diminution de la pression dans la capsule 27.
On comprend que la pression dans les cylindres accumulateurs 5 doit être augmentée lorsque la pression dans les chambres 4b aug mente, de manière à assurer une relation con venable entre les forces agissant sur les pis tons et, de même, lorsque la résistance à la course motrice est réduite par diminution de la pression de balayage, la pression dans les accumulateurs 5 doit être augmentée. La pres sion dans les chambres de compression 4a agit sur le piston dans le même sens que la pres sion dans l'accumulateur 5 et, ainsi, on pour rait penser qu'elle devrait agir du même côté du levier 24 que la pression dans les cylin dres 5 et la pression de balayage.
Toutefois, une augmentation de pression dans les accu mulateurs 5 tend à arrêter la course motrice à une certaine distance du point qui serait atteint avec une pression moindre dans ces accumulateurs. Les autres conditions restant les mêmes, cette plus faible course laisse plus d'air comprimé dans les chambres de compres sion 4a à la fin de la course et l'énergie de cet air s'ajoute ainsi à l'énergie disponible pour ramener les pistons en position d'allu mage.
On voit que le régulateur A règle automa tiquement la. pression dans les cylindres accu mulateurs 5, de manière à compenser d'autres changements de pression.
L'installation comprend, en outre, un deuxième régulateur B (fi-. 4) présentant un corps 70 muni d'une conduite d'arrivée d'air à haute pression 71, reliée à la bouteille 50' et aboutissant à une chambre 72, l'arrivée étant commandée par soupape, cette chambre 72 communiquant à son tour par une eonduite 73 avec le tuyau 39 d'égalisation des cham bres 4b. Un passage d'échappement. 74 part également de la chambre 72. Des soupapes 75 et 76, normalement fermées, commandent res pectivement la communication entre la cham bre 72 et la. conduite d'arrivée 71 et le pas sage d'échappement 74 dans lequel se trouve une soupape de retenue 74'.
Les tiges des soupapes 75 et 76 pénètrent dans la chambre 77 du corps 70 et sont fixées, dans cette chambre, à des capsules 78 et 79 respectivement, les mouvements de dilatation de ces capsules provoquant l'ouverture de cha cune des soupapes. Ces capsules eommuni- quent respectivement par des orifices 81 et 82 avec une ehambre 80 alimentée en huile sous pression par une conduite 83. Un passage de décharge 84 communique avec la chambre 80 à l'extérieur de chacun des passages 81 et 82.
Un tiroir 85 se déplace longitudinalement dans la chambre 80 et il présente des gorges sur les côtés opposés de parties 86 et 87 qui, pour la position moyenne du tiroir, interrom pent la communication entre les orifices 81 et 82 et la conduite 83, les orifices 81 et 82 communiquant alors avec la décharge 84.
Un déplacement du tiroir vers la gauche, à partir de la. position neutre, fait communi quer l'orifice 81 avec la conduite d'alimenta tion 83, tandis que son déplacement vers la droite à partir de cette position fait commu niquer l'orifice 82 avec la conduite d'alimen tation. Le tiroir 85 se déplace élastiquement vers la gauche sous l'action d'une commande ma nuelle 90 agissant sur son extrémité de droite par l'intermédiaire d'un ressort de compres sion 91 et il se déplace vers la droite, en anta gonisme à la pression de ce ressort, sous l'ac tion d'une capsule anéroïde 92 dont l'extré mité mobile porte contre l'extrémité de gau che du tiroir et qui reçoit l'air sous pression provenant de la conduite 73,
par une con duite 93 dans laquelle se trouve une soupape de retenue 94 s'ouvrant en direction de la capsule 92. Il y a également dans cette liaison un passage 95 contournant la soupape 94 et commandé par un pointeau réglable 96. Avec cette disposition, le tiroir 85 se déplace vers la gauche lorsque la pression du ressort 97 l'emporte sur la pression de rappel inverse, régnant dans la conduite 73, et il se déplace vers la droite sous l'action de la capsule 92 lorsque 'la pression de rappel inverse l'em porte sur celle du ressort. Lorsque l'on se trouve dans le premier état ci-dessus, clé l'huile sous pression arrive à la capsule 78, la fait se dilater et ouvre la soupape 75 pour faire passer de l'air sous pression élevée de la conduite 71 dans la chambre 72 et la conduite 73.
Lorsque la pression dans la conduite 73 a ainsi suffisamment augmenté pour l'empor ter sur celle du ressort 91 et pour faire di later la capsule 92, le tiroir 85 se déplace vers la droite, en antagonisme à l'action du ressort 91, pour interrompre l'arrivée d'huile et mettre l'orifiee 81 à la décharge, ce qui per met à la soupape 75 de se fermer. Lorsque l'on se trouve dans le deuxième état, de l'huile sous pression arrive à la capsule 79, la fait se dilater et provoque l'ouverture de la soupape 7 6 en vue de réduire la pression dans la chambre 72 et la conduite 73 où règne la pression cles chambres 4b, par le passage d'échappement 74. En conséquence, la pres sion dans la conduite 73 augmente ou dimi nue lorsque la, tension du ressort 91 augmente ou diminue.
La pompe à combustible C (fig. 5) servant à injecter des charges de combustible dans la chambre de combustion 3 chu cylindre moteur 2, lorsque les pistons libres sont aux extré mités de leurs courses de compression, pré sente un plongeur 100, dont l'extrémité exté rieure est munie d'un galet 101 se déplaçant sur l'une des crémaillères 102 du dispositif 16 de synchronisation des pistons. Il se pro duit une injection de combustible au moment voulu, sous l'action d'une saillie formant eame 103, portée par la crémaillère et passant sous le galet du plongeur. La quantité de combus tible injectée est commandée par un dispositif de réglage à la main comprenant. un levier de commande 104.
Le générateur débite par le conduit 13 et un conduit 111 dans un réservoir 110 d'où les gaz moteurs parviennent à une turbine 113 par une conduite 112. Sur la conduite 111 est branchée une conduite de décharge 114 communiquant avec l'atmosphère et comman dée par un robinet 115. Il y a également un robinet 115' dans la conduite 111, entre la conduite 13 et le réservoir. On voit donc que les gaz de la conduite 13 peuvent. être envoyés soit par la conduite 111 dans le réservoir 110, soit par la conduite 114 dans l'atmo sphère, par manaeuvre des robinets 115 et 115'.
Quand le générateur de l'installation dé crite fonctionne, les pistons libres sont repous sés vers l'extérieur lors de leur course motrice du fait de l'énergie d'expansion du combus tible brûlant dans le cylindre moteur 2 et de l'énergie de renvoi accumulée dans les cham bres 4b. Lorsque les pistons se déplacent vers l'extérieur, ils sont soumis à l'action inverse des pressions régnant dans les chambres de compression 4a et dans les cylindres accumu lateurs d'énergie de renvoi vers l'intérieur.
La pression dans les cylindres 5 augmente en proportion de la. longueur de la course des pistons, tandis que la pression dans les cham bres de compression 4a augmente jusqu'à la pression de refoulement et reste constante à cette valeur. A un certain point de la course vers l'extérieur des pistons, ces pressions attei gnent une grandeur suffisante pour provoquer une inversion dans le sens du déplacement du piston, une fois que le cylindre moteur s'est vidé. L'équilibre d'énergie est de nouveau atteint lorsque les pistons moteurs atteignent leur position de point mort intérieur, après compression d'une charge d'air avant la com bustion et également après compression, à une valeur déterminée, de l'air contenu dans les chambres 4b et dans leurs tuyaux de liaison.
Le régulateur A règle la valeur de la pres sion dans les cylindres accumulateurs 5 en fonction de la pression du réservoir de ba layage, de la pression dans les chambres 4b et de la moyenne des pressions dans les cham bres de compression 4a, de façon à adapter au régime du générateur les rapports de la pression dans les accumulateurs 5 aux autres pressions mentionnées.
Le régulateur B sert, en principe, à main tenir constante, pour chaque régime du géné rateur, la pression maximum de fin de course dans les chambres 4b formant les accumula teurs d'énergie de renvoi des pistons vers leur point mort extérieur. Mais ce régulateur est combiné avec un dispositif de réglage manuel qui permet de modifier la valeur constante de la pression maximum de fin de course dans les chambres 4b.
On peut déplacer, au moyen du levier 90 (fig. 2), la tige de commande 90' dont l'extré mité gauche (fig. 4) est en contact avec le ressort 91 comprimé entre cette tige et le tiroir 85. Ainsi, en modifiant la force opposée par le ressort 91 aux déplacements du tiroir 85, déplacements dus aux variations de pres sion dans la capsule 92, on modifie la valeur constante de la pression maximum de fin de course dans les chambres 4b.
Lorsque la valeur constante de la pression maximum de fin de course dans les chambres 4b est. modifiée intentionnellement par dépla- eement du levier 90, il se rétablit une relation d'équilibre entre les différentes chambres de pression sous l'action du régulateur A, de sorte que le générateur fonctionne convenable ment malgré une pression différente et des conditions cycliques différentes.
Pour chaque dosage de la quantité de com bustible injectée, il y a une limite inférieure au-dessous de laquelle il devient impossible de réduire la puissance effective du généra- teur, tout. en conservant la sûreté de fonction nement, en diminuant la pression maximum de fin de course dans les chambres 4b. En affaiblissant la force agissante du ressort 91 par la manceuvre du levier 90, on diminuera la puissance effective du générateur entre cer taines limites. Cependant, si on désire modi fier la puissance du générateur, c'est-à-dire sa vitesse et son débit. en dehors desdites limites, on devra. le faire en réduisant la quantité de combustible injectée à chaque course par le dispositif d'injection de carburant C.
La réduction du combustible fourni à cha que course modifie la relation entre les pres sions, mais le régulateur .1 rétablit automa tiquement la relation convenable, comme on l'a dit. plus haut. Toutefois, lorsque le débit de combustible est réduit, la course est rac eourcie et, en particulier, le déplacement vers l'extérieur des pistons lors de leur course mo trice est raccourci jusqu'à ce que soit atteint un point pour lequel les éléments moteurs des pistons ne découvrent plus les lumières d'échappement et de balayage dans une me sure suffisante pour assurer un fonctionne ment convenable.
Pour que le générateur fonctionne conve nablement lors de la marche à vide, il faut réduire la pression de débit, qui est pratique ment la. pression de refoulement de l'élément compresseur, afin de permettre aux pistons d'arriver aux positions pour lesquelles les lumières d'échappement. et de balayage sont encore entièrement. ouvertes. A cet effet, on ferme le robinet 115' et on ouvre partielle ment ou totalement le robinet 115, ce qui ré duit la pression de débit du générateur jus qu'à ce qu'elle ait une valeur un- peu au-des sus de la. pression atmosphérique ou qu'elle soit égale à celle-ci et que l'élément compres seur ne fonctionne que suffisamment pour ba layer le cylindre moteur en opposition avec cette pression.
Dans cet état, le générateur marche à vide et. la pression du réservoir de balayage, la pression moyenne de l'élément compresseur et les pressions dans les accumulateurs d'énergie de renvoi sont à leur minimum. Dans ces conditions encore, la relation correcte entre les pressions est maintenue au moyen du régu lateur A avec une alimentation en combustible qui n'est que suffisante pour maintenir le gé nérateur en fonctionnement avec une fré quence aussi faible et une course aussi longue que possible. De cette façon, on maintient la marche à vide avec moins de combustible que cela ne serait possible sans un régulateur per mettant de régler la pression pour cette con dition.
Toute augmentation de combustible et tout changement dans la relation d'ouverture et de fermeture des robinets 115 et 115' détrui sent le rapport correct des pressions et ce rapport est rétabli par le régulateur A.
Après que le robinet de décharge 115 a été complètement fermé et le robinet 115' ouvert, on peut obtenir une augmentation du débit des gaz moteurs, simplement en aug mentant le combustible jusqu'à ce que le débit maximum normal de gaz soit atteint. Pendant cette augmentation de combustible, le régula teur A adapte les rapports de pression au ré gime. Le régulateur A a pour effet de faire fonctionner le générateur décrit dans toute la gamme de ses débits avec un rendement voi sin du maximum.
Dans la variante de l'installation des fig. 1 à 5 à laquelle se rapporte la fig. 6, c'est le réservoir de balayage 11 qui, au lieu de la bouteille 50', fournit le gaz comprimé servant à modifier les pressions dans les accumula teurs. Dans cette variante, le générateur à pis tons libres 1 et les régulateurs Al et B sont les mêmes que dans l'installation des fig. 1 à 5, mais les liaisons 50 et 71 venant de la bou teille à air comprimé 50' au régulateur A et au régulateur B sont remplacées par des liai sons 33a et 33b allant du réservoir de ba layage 11 aux deux régulateurs respective ment, une soupape de retenue 32 s'ouvrant vers le régulateur A étant prévue dans la con duite 33a et une soupape de retenue 109 s'ou vrant vers le régulateur B dans la conduite 33b. Une conduite 66 relie comme précédem ment.
la capsule 28 du régulateur A au réser voir de balayage 11. L'utilisation du réservoir de balayage dont la pression est constante en régime, pour ali menter les accumulateurs, est plus avanta geuse qu'une alimentation à partir d'une chambre du générateur où la pression varie constamment, une telle alimentation pouvant provoquer des à-coups indésirables.
Pour expliquer le fonctionnement de la variante de la fig. 6, il suffit de décrire le fonctionnement de son régulateur B. Comme le montre cette fig. 6, le régulateur B est relié au tuyau 39 reliant les chambres 4b par le tuyau 73 et au réservoir de balayage 11 par la conduite 33b et la soupape de retenue 109. Lorsque le tiroir 85 (voir fig. 4) se déplace vers la gauche, il fait communiquer la con duite 83 avec la capsule 75, et provoque l'ou verture de la soupape 75 pour permettre à l'air sous pression venant du réservoir de ba- layagëde pénétrer dans les chambres 4b.
Ceci se produit pendant la partie du cycle où la pression d'air de balayage l'emporte sur la pression instantanée dans les chambres 4b et se continue jusqu'à ce que le régulateur B soit revenu à sa position neutre par l'action de la capsule 92. Lorsque, pendant cette pé riode, la pression d'air dans les chambres 4b est supérieure à la pression de balayage, la soupape de retenue 109 empêche que de l'air soit perdu par retour au réservoir de ba layage. Lorsque le tiroir 85 se déplace vers la droite, il fait communiquer la conduite 83 avec la capsule 79 et provoque l'ouverture de la soupape de décharge 76, ce qui permet une réduction de la pression dans les chambres 4b jusqu'à ce que cette pression ait suffisamment diminué pour permettre au tiroir de revenir en position neutre.
Dans la variante de la fig. 6, la conduite d'égalisation 10 reliant les accumulateurs 5 (voir fig. 2) est reliée par un tuyau 105, dans lequel est. intercalé un dispositif régulateur de retenue 107,à une bouteille d'air 106. Les accumulateurs 5 peuvent ainsi charger la bou teille 106 pendant la marche de l'autogénéra- teur, la. pression d'emmagasinage étant déter minée par le dispositif régulateur 107. L'air comprimé de la bouteille 106 peut être envoyé à un dispositif de démarrage pneumatique, par exemple, par la vanne 108. La variante de la fig. 6 présente un dispositif de décharge des gaz moteurs à l'atmosphère identique à celui de l'installation des fig. 1 à 5.
Ce dispo sitif n'est pas montré à la fig. 6.
Installation comprising a pressurized hot gas autogenerator, with free pistons. The subject of the invention is an installation comprising an autogenerator of hot gases under pressure, with free pistons, comprising a two-stroke internal combustion engine cylinder, at the ends of which are arranged two compressor cylinders and two pneumatic accumulators of return energy. pistons towards their internal dead center, accumulators placed at the ends of the cylinders remote from the engine cylinder. This installation could, for example, be a power plant comprising a gas turbine powered by the autogenerator.
This installation is characterized by the fact. that the autogenerator further comprises at least one pneumatic accumulator of energy for returning the pistons to their external dead center, at least one of the accumulators of the generator being connected to a source of pressurized gas via an operating adjustment device. so that the maximum end-of-stroke pressure of this accumulator is adjusted as a function of the pressures prevailing in other spaces of the generator, the. discharge pipe of the generator being provided with a device. allowing the discharge of hot gases supplied by the generator directly. at. atmosphere and intended for use during the. idling.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention, as well as a variant of this form. Fig. 1 is a schematic view of this embodiment.
Fig. 2 is a schematic view, on a larger scale, of the generator and regulators of this embodiment.
Fig. 3 is a detail section, on a larger scale, of the first regulator of this embodiment.
Fig. 4 is a detail section, on a larger scale, of the second regulator of this embodiment.
Fig. 5 is a detail section, on a larger scale, of the fuel feed pump.
Fig. 6 is a diagram of the variant. The installation of fig. 1 to 5 presents an autogenerator 1 comprising the engine cylinder 2 on either side of which are arranged compressor cylinders 4. The engine cylinder 2 operates according to the two-stroke cycle. At the outer end of each of these cylinders 4, opposite the combustion chamber 3, there is an accumulator cylinder 5 for the return energy of the pistons. The opposing free udders each comprise a driving element 6 working in the driving cylinder 2, and an air compressor element 7 operating in the corresponding cylinder 4.
Each of the elements 7 divides its cylinder into a compression chamber 4a and a chamber 4b, forming a return energy accumulator towards the exterior. Each free piston further comprises an element 8 sliding in the corresponding cylinder 5.
The cylinders 5 are connected by an equalization pipe 10 and an auxiliary chamber 10a at each end of the autogenerator. A scanning tank 11 has a link 12 with admission ports located at. one end of the driving cylinder 2 and which are uncovered by the corresponding driving element 6 at the end of the driving stroke. Exhaust ports located in the vicinity of the other end of the cylinder 2 are uncovered by the other driving element 6 in the vicinity of the end of the driving stroke, but before the opening of the scanning lights. The compression chambers 4a have inlet ports 14 controlled by valves and discharge ports 15 also controlled by valves.
The two opposed pistons are connected by a synchronization device 16.
A regulator A (fig. 3) for the maximum pressure in the accumulator cylinders 5 comprises two bodies 21 and 22.
The body 21 forms a support provided with an upright 23 carrying at its upper end a lever 24 with two opposite arms a and b.
Four aneroid capsules 25, 26, 27 and 28 are interposed between the support 21 and the lever 24, being distributed in the direction of the length of the lever, the first two acting on the arm a and the last two on the arm b of the lever. These capsules expand away from the support 21 towards the lever and each of them has a pivot point 29 on the lever. Between the support 21 and the lever 24, there is also a spring 30 acting on the end of the arm b of the lever 24. This res out comprises at one end a stop pivot bearing against the lever and, at its other end, it is carried by an adjustment screw 31 mounted in the support.
The air pressure in the left-hand compression chamber 4a is brought to the cap 25 by a pipe 34 passing through the support 21 and provided with a check valve 35 opening towards the cap, and an adjustable needle 36. A channel 37 bypasses the shutters 35 and. 36 and it is fitted with an adjustable needle 38.
The accumulation chambers 4b of the cylinders 4 communicate with each other by a duct 39 and this duct communicates with the interior of the eapsule 26 by a duct 40 passing through the support 21 and comprising a non-return valve 41 which opens. towards the capsule. This pipe is also connected to a return passage bypassing the valve 41 and controlled by an adjustable needle 43. The pressure in the chambers 4b and the pipe 39 is. controlled by a regulator 13, as will be seen below.
The pressure in the capsule 27 is maintained substantially at the value of the maximum pressure in the accumulator cylinders 5 by a pipe 44 going to the connecting pipe 10. In the. pipe 44 is interposed a chamber 45 of the body 22, and a check valve 46 is placed between this chamber 45 and the capsule 27 and opens towards this cap sule. A return passage 47, in which there is an adjustable needle 48, is connected to the pipe 44 and bypasses it. valve 46. The chamber 45 communicates with a compressed air cylinder 50 'by a conduit 50 commanded by a valve 51 opening towards the interior of the. room 45.
From this room leaves. also. an exhaust passage 52, normally closed by a valve 53 or opening towards the inside of the. chamber 45 and a check valve 54 opening outwardly. Each of these valves is. normally applied to its seat by a spring exerting a determined pressure.
The stems of the valves 51 and 53 protrude into a chamber 55 of the body 22 and they are fixed respectively to the movable ends of the expandable capsules 56 and 57, which communicate, at their opposite ends, by respective openings 58 and 59, with a room 60. In this room comes and goes a drawer 61 that is. normally held in the outer position by a spring 62 mounted in the inner end of the chamber. The outer end of the drawer 61 abuts against the end of the arm b of the lever 24 in opposition to the thrust exerted on this arm by the capsules 27 and 28 and the spring 30.
The drawer has a cut central part cooperating with the chamber 60 to form a pressure chamber 63 com municating through a duct 64 with a source of pressurized oil.
It can be seen that the connections of the cylinders 5 with the capsule 27 and of the chambers 4b of the cylinders 4 with the capsule 26 are such that one reaches. each stroke in these capsules pressures approximately equal to the maximum pressures. in these cylinders and these chambers, the effective passage of air admission to the capsules being much greater than that which allows its exhaust.
The pressure in the purge tank is so close to a constant pressure when the tank is of large size that there is only a direct connection between the tank and the capsule 28, but if the tank, in a particular installation, was small enough to result in troublesome pressure variations in the capsule with this direct connection, it could be provided an opening suitably limited so as to dampen these variations.
In normal operation, the pressure in the compression chambers 4a varies by a small value during. their filling to a high value when the discharge begins, the pressure during the discharge. remaining constant. The connection of the compression chamber 4a. with the capsule 25 is effected by means of the needles 36 and 38, so that the pressure in this capsule depends on the time during which the delivery pressure is exerted and it corresponds to the average of the pressures of the compression chamber instead of being substantially equal to the maximum pressure in this chamber, as in the case of capsules 26 and 27.
When the slide 61 is in its middle position, the two orifices 58 and 59 communicate with the atmosphere; if the spool moves outward from this position due to a corresponding movement of lever 24, orifice 58 is. discovered and communicates with the pressure chamber 63; if the drawer moves inward from the middle position, port 59 is uncovered and communicates with this space.
The opening of the orifice 58 allows an oil pressure to flow into the capsule 56 which is greater than the closing forces acting on the. valve 51, thereby causing the opening thereof to bring air at high pressure into the chamber 45, thereby increasing the pressure in the. part of the. pipe 44 going to. the capsule 27, which means that this capsule exerts a displacement force towards the outside, greater and determined in advance on the lever.
The additional air thus admitted also increases the value of the working pressure in the cylinders 5, because there is communication between these cylinders and the chamber 45 by the pipes 44 and 10. When the lever 24 returns to its horizontal position, drawer 61 follows. this movement and allows the oil to escape from the capsule 55 and thus the valve 51 to close.
Likewise, the opening of the orifice 59 allows a pressure to arrive in the capsule 57 which is greater than the force tending to keep the valve 53 closed, so as to open this valve and to allow the escape of air. of the chamber 45 and, consequently, a reduction in pressure in the part of the pipe 44 going to the capsule 27 as well as in this capsule, which allows the lever to return to the horizontal position and the valve 53 to be released. close.
Like the pressures that prevail. in the capsule 27 are substantially the maximum pressures reached in the accumulator cylinders 5, a reduction in the quantity of air contained in the cylinders 5, by opening the valve 53, allows the pressurized air contained in the capsule 27 to escape little by little through the passage 47 regulated by the needle 48, so as to return to a value for which the lever 24 is again horizontal. This new value of the pressure in the capsule 27 is also in equilibrium with the new value of the maximum pressures obtained in the cylinders, 5. The capsule 28 communicates with the scavenging tank 11 through a pipe 66, so that this capsule moves according to a change in pressure in the tank see 11.
It can be seen that the average pressure of the compression chamber 4a and the maximum pressure in the chamber 4b acting on the lever 24 on one side of its pivot, through the capsules 25 and 26 respectively, are in opposition with the regulated tension of the spring 30, as well as with the maximum pressure in the accumulator cylinders 5 and the pressure of the purge tank acting, through the capsules 27 and 28 respectively, against the other end of the lever and that these different pressures are such that the lever is held in a horizontal position during normal generator operating conditions.
It can also be seen that, during a movement of the lever due to a variation in the pressures in the generator, this lever is returned to its normal position by an increase or a decrease in the pressure in the capsule 27.
It is understood that the pressure in the accumulator cylinders 5 must be increased when the pressure in the chambers 4b increases, so as to ensure a suitable relationship between the forces acting on the udders and, likewise, when the resistance to stroke motor is reduced by reducing the purging pressure, the pressure in the accumulators 5 must be increased. The pressure in the compression chambers 4a acts on the piston in the same direction as the pressure in the accumulator 5 and, thus, one would think that it should act on the same side of the lever 24 as the pressure in the cylin dres 5 and the sweep pressure.
However, an increase in pressure in the accumulators 5 tends to stop the driving stroke at a certain distance from the point which would be reached with a lower pressure in these accumulators. The other conditions remaining the same, this shorter stroke leaves more compressed air in the compression chambers 4a at the end of the stroke and the energy of this air is thus added to the energy available to return the pistons. in the ignition position.
It can be seen that regulator A automatically adjusts the. pressure in the accumulator cylinders 5, so as to compensate for other pressure changes.
The installation further comprises a second regulator B (fig. 4) having a body 70 provided with a high pressure air inlet pipe 71, connected to the bottle 50 'and leading to a chamber 72 , the arrival being controlled by a valve, this chamber 72 in turn communicating through a pipe 73 with the pipe 39 for equalizing the chambers 4b. An exhaust passage. 74 also leaves from chamber 72. Valves 75 and 76, normally closed, respectively control the communication between chamber 72 and the. inlet pipe 71 and the exhaust passage 74 in which there is a check valve 74 '.
The valve stems 75 and 76 penetrate into the chamber 77 of the body 70 and are fixed, in this chamber, to capsules 78 and 79 respectively, the expansion movements of these capsules causing the opening of each of the valves. These capsules communicate respectively through orifices 81 and 82 with a chamber 80 supplied with pressurized oil through a line 83. A discharge passage 84 communicates with the chamber 80 outside each of the passages 81 and 82.
A drawer 85 moves longitudinally in the chamber 80 and has grooves on opposite sides of parts 86 and 87 which, for the average position of the drawer, interrupts the communication between the ports 81 and 82 and the pipe 83, the ports 81 and 82 then communicating with the discharge 84.
A movement of the drawer to the left, from the. neutral position, communicates the orifice 81 with the supply line 83, while its movement to the right from this position communicates the orifice 82 with the supply line. The spool 85 moves elastically to the left under the action of a manual control 90 acting on its right end by means of a compression spring 91 and it moves to the right, in antagonism to the pressure of this spring, under the action of an aneroid capsule 92, the movable end of which bears against the left end of the spool and which receives the pressurized air coming from the pipe 73,
by a duct 93 in which there is a check valve 94 opening towards the capsule 92. There is also in this connection a passage 95 bypassing the valve 94 and controlled by an adjustable needle 96. With this arrangement, the spool 85 moves to the left when the pressure of the spring 97 outweighs the reverse return pressure, prevailing in the pipe 73, and it moves to the right under the action of the capsule 92 when the pressure of reverse return takes effect on that of the spring. When in the first state above, the pressurized oil arrives at the capsule 78, expands it and opens the valve 75 to pass high pressure air from the line 71 into the capsule. chamber 72 and pipe 73.
When the pressure in the pipe 73 has thus increased sufficiently to take it away from that of the spring 91 and to extend the capsule 92, the spool 85 moves to the right, in antagonism to the action of the spring 91, to interrupt the oil supply and put the port 81 to the discharge, which allows the valve 75 to close. When in the second state, pressurized oil arrives at the capsule 79, causes it to expand and opens the valve 76 in order to reduce the pressure in the chamber 72 and the pipe. 73 where the pressure in the chambers 4b prevails, through the exhaust passage 74. Accordingly, the pressure in the pipe 73 increases or decreases as the tension of the spring 91 increases or decreases.
The fuel pump C (fig. 5) used to inject fuel charges into the combustion chamber 3 chu engine cylinder 2, when the free pistons are at the ends of their compression strokes, has a plunger 100, of which the The outer end is provided with a roller 101 moving on one of the racks 102 of the device 16 for synchronizing the pistons. An injection of fuel is produced at the desired moment, under the action of a projection forming eame 103, carried by the rack and passing under the roller of the plunger. The quantity of fuel injected is controlled by a manual adjustment device comprising. a control lever 104.
The generator delivers through line 13 and line 111 into a reservoir 110 from which the driving gases reach a turbine 113 via line 112. On line 111 is connected a discharge line 114 communicating with the atmosphere and controlled. by a tap 115. There is also a tap 115 'in the line 111, between the line 13 and the reservoir. It can therefore be seen that the gases from line 13 can. be sent either by line 111 in the reservoir 110, or by line 114 in the atmosphere sphere, by operating the valves 115 and 115 '.
When the generator of the installation described is operating, the free pistons are pushed outwards during their driving stroke due to the expansion energy of the burning fuel in the driving cylinder 2 and the energy of referral accumulated in rooms 4b. When the pistons move towards the outside, they are subjected to the reverse action of the pressures prevailing in the compression chambers 4a and in the cylinders accumulating energy returning towards the inside.
The pressure in the cylinders 5 increases in proportion to the. length of the piston stroke, while the pressure in the compression chambers 4a increases up to the discharge pressure and remains constant at this value. At some point in the outward stroke of the pistons, these pressures reach a magnitude sufficient to cause a reversal in the direction of piston travel after the engine cylinder has emptied. The energy balance is again reached when the driving pistons reach their internal dead center position, after compression of an air charge before combustion and also after compression, to a determined value, of the air contained in the chambers 4b and in their connecting pipes.
Regulator A adjusts the value of the pressure in the accumulator cylinders 5 as a function of the pressure in the bathing tank, the pressure in the chambers 4b and the average of the pressures in the compression chambers 4a, so as to adapt to the generator speed the ratios of the pressure in the accumulators 5 to the other pressures mentioned.
The regulator B serves, in principle, to keep constant, for each speed of the generator, the maximum end-of-stroke pressure in the chambers 4b forming the energy accumulators for returning the pistons to their external dead center. But this regulator is combined with a manual adjustment device which makes it possible to modify the constant value of the maximum end-of-stroke pressure in the chambers 4b.
It is possible to move, by means of the lever 90 (FIG. 2), the control rod 90 ′, the left end of which (FIG. 4) is in contact with the spring 91 compressed between this rod and the spool 85. Thus, by modifying the force opposed by the spring 91 to the displacements of the spool 85, displacements due to variations in pressure in the capsule 92, the constant value of the maximum end-of-travel pressure in the chambers 4b is modified.
When the constant value of the maximum end-of-stroke pressure in the chambers 4b is. intentionally modified by moving the lever 90, an equilibrium relationship is reestablished between the different pressure chambers under the action of regulator A, so that the generator operates properly despite different pressure and different cyclic conditions.
For each dosage of the amount of fuel injected, there is a lower limit below which it becomes impossible to reduce the effective power of the generator, everything. while maintaining operational safety, by reducing the maximum limit switch pressure in the chambers 4b. By weakening the acting force of the spring 91 by the operation of the lever 90, the effective power of the generator will be reduced within certain limits. However, if one wishes to modify the power of the generator, that is to say its speed and its flow. outside said limits, one will have to. do this by reducing the quantity of fuel injected at each stroke by the fuel injection device C.
Reducing the fuel supplied with each stroke changes the relationship between the pressures, but the regulator .1 automatically reestablishes the proper relationship, as has been said. upper. However, when the fuel flow is reduced, the stroke is shortened and, in particular, the outward displacement of the pistons during their driving stroke is shortened until a point is reached at which the driving elements. pistons no longer expose the exhaust and purge ports to an extent sufficient to ensure proper operation.
In order for the generator to function properly during idling, the flow pressure must be reduced, which is practically there. discharge pressure of the compressor element, in order to allow the pistons to reach the positions for which the exhaust ports. and sweep are still fully. open. For this purpose, the valve 115 'is closed and the valve 115 is partially or totally opened, which reduces the flow pressure of the generator until it has a value a little above the. atmospheric pressure or that it is equal to it and that the compressor element operates only sufficiently to balance the engine cylinder in opposition to this pressure.
In this state, the generator runs on no load and. the pressure in the purge tank, the average pressure of the compressor element and the pressures in the return energy accumulators are at their minimum. Again under these conditions the correct relationship between the pressures is maintained by means of the regulator A with a fuel supply which is only sufficient to keep the generator in operation with as low a frequency and as long a stroke as possible. . In this way, idling is maintained with less fuel than would be possible without a regulator allowing the pressure to be regulated for this condition.
Any increase in fuel and any change in the opening and closing relationship of valves 115 and 115 'destroys the correct pressure ratio and this ratio is restored by regulator A.
After the relief valve 115 has been fully closed and the valve 115 'opened, an increase in the flow of motive gases can be achieved simply by increasing the fuel until the normal maximum gas flow is reached. During this increase in fuel, the regulator A adapts the pressure ratios to the speed. The effect of regulator A is to operate the generator described in the whole range of its flow rates with an efficiency close to the maximum.
In the variant of the installation of FIGS. 1 to 5 to which FIG. 6, it is the purging tank 11 which, instead of the bottle 50 ', supplies the compressed gas serving to modify the pressures in the accumulators. In this variant, the generator with free udders 1 and the regulators A1 and B are the same as in the installation of FIGS. 1 to 5, but the connections 50 and 71 coming from the compressed air cylinder 50 'to the regulator A and to the regulator B are replaced by connections 33a and 33b going from the bathing tank 11 to the two regulators respectively, one check valve 32 opening to regulator A being provided in line 33a and a check valve 109 opening to regulator B in line 33b. A pipe 66 connects as before.
the capsule 28 of the regulator A to the scavenging tank 11. The use of the scavenging tank, the pressure of which is constant in operating mode, to supply the accumulators, is more advantageous than a supply from a chamber of the generator where the pressure varies constantly, such a supply can cause unwanted jolts.
To explain the operation of the variant of FIG. 6, it suffices to describe the operation of its regulator B. As shown in this fig. 6, the regulator B is connected to the pipe 39 connecting the chambers 4b through the pipe 73 and to the purge tank 11 through the pipe 33b and the check valve 109. When the spool 85 (see fig. 4) moves to the left , it communicates the duct 83 with the capsule 75, and causes the opening of the valve 75 to allow the pressurized air coming from the purge tank to enter the chambers 4b.
This occurs during the part of the cycle where the purge air pressure outweighs the instantaneous pressure in chambers 4b and continues until regulator B has returned to its neutral position by the action of the capsule 92. When, during this period, the air pressure in the chambers 4b is greater than the purge pressure, the check valve 109 prevents air from being lost back to the purge tank. When the spool 85 moves to the right, it communicates the line 83 with the capsule 79 and causes the discharge valve 76 to open, which allows a reduction in the pressure in the chambers 4b until this pressure has decreased enough to allow the spool to return to the neutral position.
In the variant of FIG. 6, the equalization pipe 10 connecting the accumulators 5 (see FIG. 2) is connected by a pipe 105, in which is. interposed a retaining regulator device 107, to an air cylinder 106. The accumulators 5 can thus charge the cylinder 106 during the operation of the autogenerator, 1a. storage pressure being determined by the regulating device 107. The compressed air from the cylinder 106 can be sent to a pneumatic starting device, for example, by the valve 108. The variant of FIG. 6 presents a device for discharging the driving gases to the atmosphere identical to that of the installation of FIGS. 1 to 5.
This device is not shown in fig. 6.