CH324305A - Dispositif de réglage d'une machine à pistons libres - Google Patents

Dispositif de réglage d'une machine à pistons libres

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CH324305A
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valve
seat
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accumulator
machine
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Inventor
Aram Morain Willard
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Baldwin Lima Hamilton Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B71/00Free-piston engines; Engines without rotary main shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description


  <B>Dispositif de réglage d'une machine à pistons libres</B>    La présente invention a trait à un disposi  tif de réglage d'une machine à pistons libres,  présentant un accumulateur pneumatique d'é  nergie de renvoi des pistons vers le point mort  intérieur. Cette machine pourrait être par  exemple soit un compresseur, soit un généra  teur de gaz moteurs chauds.  



  Ce dispositif est caractérisé selon l'inven  tion en ce qu'il comprend un organe mobile  soumis sur une de ses faces à une pression  correspondant à la moyenne des pressions  régnant dans l'accumulateur, une poussée dé  pendant d'une caractéristique de fonctionne  ment de la machine, agissant sur cet organe à  l'encontre de l'action de ladite pression, un  siège de soupape solidaire dudit organe, une  soupape sollicitée contre ledit siège et mo  bile de façon à pouvoir suivre le déplacement  du siège sur une partie de sa trajectoire, une  butée pour limiter le déplacement de la sou  pape dans un sens de façon à ce qu'elle soit  séparée du siège lorsque celui-ci poursuit son  déplacement dans ce sens,

   une seconde sou  pape coopérant avec la première soupape de  façon qu'elle soit ouverte lorsque l'organe mo  bile présentant le siège de la première soupape  déplace cette     dernière    de façon à l'éloigner de  la butée, et des moyens commandés par la se  conde soupape pour mettre ledit accumulateur  en communication avec une source d'air com  primé, lorsque la seconde soupape est ouverte.

      Le dessin représente à titre d'exemple une  forme d'exécution du dispositif selon l'inven  tion et une     variante.       La     fig.    1 est une vue schématique, partie  en coupe, d'un générateur de gaz à pistons li  bres, comportant cette forme d'exécution du  dispositif de réglage ;  la     fig.    2 est une coupe verticale centrale  de cette forme d'exécution, et    la fia. 3 est une coupe fragmentaire d'une  <B>variante.</B>    La     fig    1 du dessin représente un généra  teur de gaz moteurs à pistons libres désigné  dans son ensemble par 10, et pourvu à cha  que extrémité d'un accumulateur pneumatique  11 d'énergie de renvoi des pistons libres vers  leur point mort intérieur.

   Ces accumulateurs  sont réunis par une     canalisation    compensa  trice 12. Le générateur de gaz comporte les  pistons libres opposés travaillant dans le cy  lindre moteur 14, les     cylindres    compresseurs  16 et les cylindres accumulateurs. Les espaces  de volume variable 17 situés du côté intérieur  des cylindres 16 constituent des accumulateurs  pneumatiques d'énergie agissant en     sens    in  verse des accumulateurs 11.  



  La machine décrite présente un dispositif  de réglage, représenté en détail à la     fig.    2 et  qui comprend: un corps 20 pourvu d'un rac-           cord    supérieur de canalisation 22 réunie à  l'échappement du moteur, d'une canalisation  24 de raccordement à une bouteille d'air com  primé 26, et de deux canalisations de raccor  dement 28 et 30, à la canalisation compensa  trice 12 des cylindres accumulateurs 11.

   La       canalisation    28 est à     dessein        restreinte,    afin  que les faibles fluctuations     n'influencent    pas  les éléments de commande ; la canalisation    amortie   ainsi obtenue permet à la com  mande de répondre aux variations d'une pres  sion correspondant à la moyenne des pressions  régnant dans la canalisation compensatrice 12  et non aux pressions minimum et maximum  qui peuvent y régner. Le montage du corps 20  du dispositif ne sera pas décrit.  



  Un cylindre 32, situé à la     partie    supérieure  du corps 20 du dispositif communique directe  ment avec la canalisation 22, et le piston 34  travaillant dans ce cylindre est ainsi soumis à  tous moments à la pression d'échappement. Le  piston 34 est poussé vers l'intérieur de son cy  lindre par un ressort de réglage 36 intercalé en  tre la tige 37 du piston et la tête 38 d'un siège  mobile de soupape 40. La tête 38 est fixée au  centre d'une membrane 42 dont le bord exté  rieur est     scellé    dans le corps 20.  



  Le siège mobile 40, dont la tête 38 forme  la partie supérieure, est guidé dans un alésage  4,4 du corps 20, par une collerette à garniture  formant piston 46, et est pourvu d'un conduit  central 48 qui s'ouvre dans une chambre à  évent 50 située au-dessus de la membrane 42.  Une soupape 52 ferme     normalement    le con  duit 48 par contact étanche avec l'extrémité  inférieure du siège mobile 40.    La soupape 52 est pourvue d'une tige de  guidage 54 associée à une partie appropriée  usinée dans le corps 20 pour assurer le mou  vement linéaire de la soupape. La soupape est  poussée vers le haut par un ressort 56 placé  entre un clapet à plateau 58 et une partie fixe  60 du corps 20, le clapet à plateau s'enga  geant sur la tige 62 de la soupape 52.

   Le mou  vement remontant de la soupape 52 est limité  par une série de saillies 64 dépassant dans    l'alésage 44 sur le trajet de déplacement de la  soupape.  



  Une chambre 66, entourant la soupape 52,  communique avec la canalisation amortie 28  de raccordement à la canalisation compensa  trice 12 au moyen des conduits 68, 70 et 72.  Par conséquent, lorsqu'un mouvement sépa  rant le siège 40 de la tête de la soupape ouvre  celle-ci, la chambre 66, et par suite les accu  mulateurs s'évacueront par l'intermédiaire du  conduit 48 et de la chambre 50.    Le conduit 72 du corps 20 s'ouvre dans  une chambre 74 située au-dessous de la mem  brane 42, de sorte que le dessous de cette  membrane est soumis à la moyenne des pres  sions existant dans la canalisation compensa  trice 12, et elle est repoussée vers le haut par  cette pression. A cette force s'oppose la force  exercée par la pression de commande agissant  sur le piston 34 et transmise par l'intermé  diaire du ressort 36 et de la tête 38.

   Un choix  approprié des surfaces relatives du piston 34  et de la membrane 42 permet d'assurer une  commande appropriée pour une gamme éten  due de régimes, le facteur essentiel étant les  caractéristiques de fonctionnement de la tur  bine ou autre appareil consommateur du gaz  fourni par la machine décrite.  



  La canalisation 30 est commandée direc  tement par une soupape inférieure 80 située  dans une chambre 82 du corps 20, constam  ment relié à la bouteille 26.  



  La soupape inférieure 80 est montée sur  une tige 84 formée sur la face inférieure d'un  piston 86 travaillant dans un cylindre 88 usiné  dans le corps 20 du dispositif. La tige 84 est  traversée par un conduit central 90 qui com  munique avec le cylindre 88 au-dessus du pis  ton 86, mais ce conduit est étranglé en 92 à  son extrémité supérieure. La face inférieure du  piston 86 est soumise à la pression de la cham  bre 82 et de l'air comprimé grâce à un con  duit de raccordement direct 94.

   Les faces su  périeure et inférieure de ce piston supportent  donc la même pression, lorsque les conditions  sont stables, mais si le cylindre 88 vient à      s'évacuer et la pression agissant sur la face su  périeure à se détendre, la pression agissant  sur la face inférieure prédominera alors jus  qu'à ce que l'air passant par l'extrémité étran  glée du conduit 90 ait à nouveau rempli le  cylindre à la pression initiale. Dans     certaines     conditions de déséquilibre de pression, le pis  ton 84 remonte alors dans son cylindre et ou  vre la soupape de remplissage 80. Un ressort  96 pousse le piston vers le bas pour fermer  la soupape 80 lorsque les pressions s'équili  brent à nouveau sur les deux faces du pis  ton 86.

      Le cylindre 88 est     commandé    à son extré  mité supérieure par le clapet à plateau 58, et  s'évacue, lorsque ce clapet est ouvert, dans la  canalisation 12 par l'intermédiaire du conduit  70. Le cylindre pourrait s'évacuer dans l'atmo  sphère, mais il est préférable de conserver l'air  disponible.  



  En ce qui concerne le fonctionnement, si  l'on suppose que le générateur de gaz moteur  décrit fonctionne correctement à courses et  fréquence normales pour alimenter en gaz une  turbine associée, le dispositif de réglage dé  crit ci-dessus ne fonctionne que sous l'effet  d'un écart des conditions de fonctionnement  correct. Si pour une raison quelconque la pres  sion d'échappement s'élève, la pression ré  gnant dans le     cylindre    supérieur 32 s'élève  également et le piston 34 se déplace vers le bas  à l'encontre de la compression du ressort de  réglage 36. La membrane 42 s'abaisse, ainsi  que le siège mobile 40 et la soupape associée  52 ; le clapet à plateau 58 s'ouvre tandis que  la soupape 52 reste fermée.

   Cette condition  se réaliserait également si, pour une raison  quelconque, les accumulateurs perdaient de  leur charge et que la     presson    diminue au-des  sous de la membrane 42.  



  Quand le clapet 58 quitte son siège, l'air  contenu dans le cylindre inférieur 88, à la  pression totale d'alimentation, se précipite dans  la conduite 12 par les conduits 70 et 72. Les  forces appliquées sur les deux faces du pis-    ton inférieur 86 sont maintenant en déséquili  bre, la pression étant plus forte sur la face       inférieure    que sur la face supérieure. Le pis  ton remonte dans son cylindre et sépare la sou  pape inférieure 80 de son siège, à l'encontre  du ressort 96. L'air comprimé de la bouteille  26 entre dans la canalisation compensatrice  12 et dans les accumulateurs 11. Une plus  grande quantité d'énergie est ainsi disponible  pour repousser les pistons l'un vers l'autre  pour leur course de compression, cette énergie  compensant l'augmentation de pression d'échap  pement.  



  Lorsque la pression s'élève au point au  quel l'équilibre désiré est atteint, la pression  agissant sur la face inférieure de la membrane  42 force cette dernière et le siège mobile as  socié 40 à remonter et permet au ressort 56 de  refermer le clapet 58 sur son siège pour em  pêcher tout autre échappement d'air du cylin  dre inférieur 88. L'air de la bouteille d'air com  primé continuant à entrer par le conduit 90  et l'étranglement 92, la pression au-dessus et  au-dessous du piston inférieur 86     s'équilibre     bientôt et le ressort 96 faisant redescendre le  piston, ramène la soupape 80 sur son siège et  ferme la communication avec la     canalisation     de remplissage 30.  



  Si, pour une raison quelconque, la pres  sion d'échappement devient     inférieure    à celle  du fonctionnement normal, ou si les     cylindres     accumulateurs prennent de la surcharge, la  membrane 42 remonte pour comprimer le res  sort 36 sous     l'effet    de la pression maintenant  excessive agissant sur sa face inférieure. Le  siège mobile 40 se sépare alors de la soupape  52, car cette dernière ne peut suivre le siège  que jusqu'à la     limite        déterminée    par les sail  lies 64 de l'alésage 44. Le conduit 48 étant  maintenant ouvert, l'évacuation des accumu  lateurs peut s'effectuer dans la chambre 50 et  dans l'atmosphère, par l'intermédiaire des ca  nalisations 12 et 28, et des conduits 72, 70  et 68.

   Lorsque les pressions reprennent leur  équilibre, la membrane 42 reprend sa position  normale et la soupape 52 se referme.      On remarquera que l'énergie de renvoi se  trouve ainsi réglée selon les modifications de  charge se répercutant en une variation de la  pression d'échappement, et corrigée, pour toute  condition de charge donnée, du point de vue  perte de charge ou surcharge pouvant résul  ter de toute autre cause telle que fuite aux  pistons, etc.    Dans la variante représentée à la     fig.    3, on  introduit une pression de commande supplé  mentaire au moyen d'une canalisation 100 par  tant d'une canalisation compensatrice 102 re  liant les deux espaces 17 constituant des ac  cumulateurs à action inverse des accumula  teurs 11.

   La- canalisation 100 est raccordée au  cylindre supérieur 32 qui est     maintenant    divisé  en deux cylindres     axialement    concentriques  32, 32a. Le cylindre 32 est raccordé à la ca  nalisation d'échappement par la conduite 22,  tandis que le cylindre 32a est raccordé par la  canalisation 100 à la canalisation compensa  trice 102.

   Le piston 34 est maintenant repré  senté sous la forme d'un piston à gradins com  prenant un piston inférieur 34a travaillant dans  le cylindre 32a et d'une     partie    supérieure 34  fonctionnant dans le cylindre 32.     Ce    piston  composé est soumis à la somme de la pression  régnant     dans    les accumulateurs inverses et de  la pression d'échappement, et toute variation  appréciable de l'une ou l'outre de ces pres  sions fera fonctionner les éléments précédem  ment décrits pour augmenter ou diminuer  l'énergie de renvoi des accumulateurs 11. Lors  que la pression dans les espaces 17 augmente,  la fréquence de fonctionnement du moteur  augmente.

   Une augmentation de la pression  des accumulateurs inverses provoque une aug  mentation de     l'énergie    de renvoi des accumu  lateurs 11, mais le dispositif décrit fonctionne  de telle     sorte    que la machine marchant à fré  quence plus élevée et charge plus     forte    fournit  considérablement plus de gaz à la turbine ou  autre appareil consommateur de gaz.    La variante de la     fig.    3 est également avan  tageuse dans le cas d'installations comportant  plus d'un générateur de gaz moteur à pistons  libres.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Dispositif de réglage d'une machine à pis tons libres présentant un accumulateur pneu matique d'énergie de renvoi des pistons vers le point mort intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend un organe mobile soumis sur une de ses faces à une pression correspondant à la moyenne des pressions régnant dans l'accu mulateur, une poussée dépendant d'une carac téristique de fonctionnement de la machine agissant sur cet organe à l'encontre de l'ac tion de ladite pression, un siège de soupape solidaire dudit organe, une soupape sollicitée contre ledit siège et mobile de façon à pou voir suivre le déplacement du siège sur une partie de sa trajectoire, une butée pour limiter le déplacement de la soupape dans un sens de façon à ce qu'elle soit séparée du siège lorsque celui-ci poursuit son déplacement dans ce sens,
    une seconde soupape coopérant avec la pre mière soupape de façon qu'elle soit ouverte lorsque l'organe mobile présentant le siège de la première soupape déplace cette dernière de façon à l'éloigner de la butée, et des moyens commandés par la seconde soupape pour met tre ledit accumulateur en communication avec une source d'air comprimé lorsque la seconde soupape est ouverte. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Dispositif selon la revendication, ca ractérisé en ce que lesdits moyens compren nent un cylindre relié à ladite source d'air comprimé et une soupape commandée par un piston coulissant dans ledit cylindre et sollicité de façon à fermer normalement un conduit mettant ledit cylindre en communication avec ledit accumulateur, la soupape commandée par ledit piston étant destinée à être ouverte lors que ladite seconde soupape s'ouvre. 2. Dispositif selon la revendication, carac térisé en ce que ledit organe mobile est cons titué par un diaphragme et par un agencement tel que ladite poussée agissant sur ledit organe soit fonction de la pression d'échappement de la machine. 3.
    Dispositif selon la revendication, carac térisé en ce que ledit organe est constitué par un diaphragme et par un agencement tel que ladite poussée agissant sur ledit organe soit fonction d'une part, de la pression d'échappe ment de la machine et, d'autre part, de la pres sion régnant dans un deuxième accumulateur pneumatique d'énergie que comprend la ma chine et agissant sur les pistons en sens inverse du premier, ces deux dernières pressions agis sant dans le même sens.
CH324305D 1951-11-26 1951-11-26 Dispositif de réglage d'une machine à pistons libres CH324305A (fr)

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