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BREVET D'INVENTION " Installations comprenant des moteurs à comburstion interne servant de générateurs de gaz sous pression utilisés comme agents moteurs " .
La présente invention est relative à une installation fonctionnant au moyen de produits de combustion oomprenant un ou plusieurs moteurs à combustion interne, dans laquelle les gaz d'échappement sous pression provenant du moteur à combustion interne avec de l'air comprimé par un oompres- seur aotinnné par le moteur à combustion interne sont utili- sés comme agent moteur pour un ou plusieurs autres moteurs, de préférence des turbines, une soupape d'échappement étant prévue dans la connexion entre le moteur à combustion inter- ne et l'autre moteur, ladite soupape d'échappement étant agencée de rnanière à évaouer l'agent moteur afin d'empêcher l'arrêt du moteur à combustion intente quand l'autre moteur tourne à vide ou à faible charge .
Conformément à la présente invention la soupape d'échap- pement est actionnée direotement ou indirectement par la pression d'un agent,, tel que du gaz d'échappement, de l'air
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de balayage ou un a@ent analogue, répondant aux conditions de fonctionnement du moteur à combustion interne, l'agencement étant tel que la soupape d'échappement est ouverte lorsque la pression dudit agent décroît.
L'invention est représentée, à titre d'exemple seulement, dans les dessins ei-annexés, parmi lesquels :
La fig. 1 est une vue schématique d'une installation dans laquelle une turbine est actionnée par les gaz d'échap- pement du moteur à combustion interne , la fig. 2 est une coupe longitudinale à plus grande éohel- le du dispositif de raclage ou oontrôle de la dite installa- tion, les figs. 3 et 4 sont des coupes longitudinales de dis- positifs similaires, selon deux autres formes de réalisation, et les figs. 5 et 6 représentent, respectivement, une vue schématique de coté et une vue en plan d'une forme de réali- sation de il'invention employée pour actionner un véhicule tel qu'une locomotive de chemin de f er.
A la fig. 1, le moteur à combustion interne désigné par le ohiffre de référence 1 est du type à deux temps et un compresseur 2 y est connecté.
L'air compris dans le mélange moteur est aspiré dans le compresseur par un orifice d'admission d'air 3. Après compres-- sion-, ltair est envoyé à travers le conduit d'air comprimé 5
8 et de là dans les cylindres 6 par des ouvertures/ménagées dans leurs parois et, contrôlées par les pistons 7 du moteur.
Les gaz de combustion partiellement détendus sont envoyées dans le conduit 10 à travers les soupapes d'échappement 9 prévues dans la tête des cylindres avec l'air en excès fourni aux moteurs à combustion interne à travers les dites ouvertu- res. Le conduit 10 est connecté à la turbine 14, qui est con- trôlée au moyen de la soupape 13. Après détente complète dans la turbine le mélange de gaz est conduit à l'orifice d'échappé-
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ment 17 de la turbine . La turbine représentée au dessin est utilisée pour la commande d'une hélioe 65, par exemple l'héli- oe de propulsion d'un navire. Cette hélioe peut avantageuse- ment être connectée à la turbine au moyen d'un mécanisme d'en- grenage 66 ou d'un dispositif analogue, qui peut aussi servir au renversement de marche.
Le compresseur 2 est actionné par le moteur à combustion intemne par l'intermédiaire d'un mécanisme d'engrenage interposé. Le dispositif de commande 67 de la soupape d'admission 13 de la turbine est connecté à un disque 68, prévu sur la tige de la soupape, au moyen d'un fil métallique 70 (ou d'un dispositif analogue ) guidé sur des galets 69. Cette disposition permet de oontrôler la turbine d'un endroit situé à une distance quelconque de l'installation.
Un régulateur 19 est accouplé à l'arbre principal 20 du moteur à combustion interne ; toutefois, ce régulateur n'est propre qu'à limiter la vitesse maximum de rotation du moteur à oonbustion interne en influençant la pompe à combustible 71 d'une manière telle que l'alimentation encom- bustible des soupapes à combustible 62 est réduite.,, quand la vitesse de rotation normale du moteur à combustion interne est dépassée , et est augmentée quand la dite vitesse de ro- tation est réduite au-dessous de la normale . L'alimentation en combustible peut aussi être réglée manuellement au moyen d'un dispositif coopérant aveo la pompe à combustible 71, qui peut être actionné au moyen d'un levier à main 74 régla- ble le long d'une échelle circulaire 73.
Le réglage de l'ouverture de la soupape d'échappement 23 prévue dans le conduit 10 dans le but de oonduire l'agent moteur au conduit d'échappement 24 et de la fermeture de la même soupape peut, de préférence, être effectuée au moyen d'un dispositif 75, représenté en détail à la fig. 2, oonstruit comme un servo-moteur et pourvu d'un dispositif de réglage auxiliaire . La soupape d'échappement 23 de la fig. 2 peut
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être déplacée dans une boîte 76 connectée au conduit 10 et au conduit d'échappement 24.
Dans sa position supérieure ladite soupape fenne l'ouverture vers le conduit d'échappe- ment 24 donnant à l'agent sous pression libre admission au conduit 10 et dans sa position inférieure la soupape ferme l'ouverture vers la partie du conduit 10 menant à la turbine, permettant à l'agent sous pression de s'écouler vers le oon- duit d'échappement 24. A l'extrémité libre de la tige 77 de la soupape 23, qui s'étend à travers la boîte 76, est fixé un piston 79 à double effet, mobile dans un cylindre 78. Les chambres de cylindre fennées prévues au-dessus et au-dessous du-dit piston sont connectées respeotivement à des tuyaux 80 et 81 comuniquant avec le dispositif de réglage dudit pis- ton.
Ce dispositif oomprend un manchon 84 pourvu d'un pis- ton 83 à une de ses extrémités et oapable de coulisser dans une boîte 82, ledit manohon étant agencé de manière à être déplacé par la pression de l'agent moteur et de l'air oompri- mé, respectivement , agissant continuellement sur un oôté du piston, et agissant en antagonisme aveo la pression d'un res- sort 85 dont la tension peut être réglée au moyen d'une vis 86 ou d'un dispositif analogue . Une conduite 87 est ménagée dans la boîte 82 et est connectée au moyen d'un* tuyau 88 au conduit de gaz sous pression 5 du compresseur. Ladite conduite 87 débouohe au-dessous du piston 83 dans un oanal cylindrique 89 également ménagé dans la botte 82.
La conduite 87 est en communication permanente avec deux rainures 92 et 93 ménagées dans le manchon, par des oonduites 90 et 91. Une des rainures par exemple, 92, peut être connectée à la chambre'siqué au- dessous du piston 79 dans une position de déplacement du man- ohon, par l'intermédiaire d'un tuyau 80 et de l'ouverture 94 de la boîte 82, de façon telle que la soupape 23 puisse être amenée à fermer l'ouverture vers le conduit d'échappement 24 et à ouvrir le passage menant du conduit 10 jusqu'aux moteurs, tandis que dans l'autre position de déplacement du manchon
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84, représentée au dessin,
la rainure 93 est connectée à la ohambre du oôté supérieur du piston 79 par l'intenmédiaire d'un autre tuyau 81 et d'une ouverture 95 de façon que la soupape 23 soit déplacée d'une manière telle que le passage vers les moteurs par le conduit 10 soit fermé et que l'ou- verture vers le conduit.d'échappement 23 soit ouvert. En même temps que la chambre située au-dessous du piston 79 est connectée de la manière déorite oi-dessus à l'agent sous pression dans une position de déplacement du manohon la oham- bre du cylindre 78 située du oôté supérieur du piston 79 est connectée à l'air libre par le tuyau 81, l'ouverture 95 et une troisième rainure 96'du manchon 84, qui, à cette fin, communique par des ouvertures 97 ou leur équivalent avec un oanal axial 98 ménagé dans le manchon.
D'autre part, quand la face supérieure du piston 79, dans la position de déplacement du manchon représentée à la fig. 2, est connectée à l'agent sous pression, la chambre du cylindre 78 située au- dessous du piston 79 est mise en communication avec l'atmos- phère d'une manière similaire, par le tuyau 80, l'ouverture 94@ la rainure 96, les ouvertures 97 et le canal 98.
La chambre située au-dessus du piston 83 fixé à l'extré- mité du manohon 84 peut également être connectée au oanal axial 98 par une ouverture similaire 99 ou son équivalent, afin de mettre ladite chambre en communication avec l'at- mosphère .
Le fonctionnement de l'installation est le suivant :
Pendant le fonctionnement normal de la turbine, une quantité convenable de combustible déterminée par la position du levier de commande 74 est fournie aux cylindres du mo- teur à combustion interne, et de l'agent moteur à une pres- sion normale au-dessus de la pression atmosphérique est fourni à la turbine à travers les soupapes d'échappement 9 et le conduit 10. Le ressort 85 agissant sur la soupape à manohon 84 est alors réglé d'une manière telle que la pres-
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sion exercée par l'air oomprimé sur le piston 83 de la soupape à manchon déplaoe cette dernière jusqu'à, sa position limite su- périeure.
Le piston 79 est alors maintenu dans sa position supé- rieure grâce à l'action de l'air comprimé agissant sur la face du,-dit piston, ledit air étant conduit à l'extrémité inférieure du cylindre 78 depuis le tuyau 88 en passant par les oonduits 87 et 90, la rainure 92 et le tuyau 80. La soupape 23 mainte- nant fermée l'ouverture vers le conduit d'échappement 24 de la boite 76, et maintenant ouvert le passage vers la turbine par le conduit 10, la turbine fonotinnnera à débit normal.
Quand on désire augmenter le débit de la turbine, on augmente la pression de l'agent moteur en fournissant une plus grande quantité de combustible aux soupapes à combustible 72 du moteur à combustion interne, ce qui peut être réalisé en plaçant oonve- nablement le levier de commande 74 coopérant avec la pompe à combustible 71.
Il en résulte un accroissement de la vitesse 'de rotation du moteur à combustion interne pendant le laps de temps néeessaire à élever la résistance à l'échappement dans les cylindres du moteur à combustion interne et la pression oorres- pondante dans le conduit 10, et si la vitesse de rotation maxi- mum du moteur à combustion intemae devait s'en trouver dépas- - sée, le régulateur 19 réduirait automatiquement l'alimentation en combustible, jusqu'à ce que la pression supérieure à la pression atmosphérique de l'agent moteur et la vitesse de rota- tion du moteur à oombustion interne aient atteint les valeurs correspondant à la position du levier de commande , Evidemment, le conduit d'échappement 24 reste fermé par la soupape d'échap- pement 23 pendant ces opérations.
D'autre part, quand on désire diminuer le débit de la tur- bine la quantité de combustible fournie est réglée dune tisanière similaire au moyen du levier de commande 74. Toutefois, dans ce cas le levier de commande est réglé de façon telle que la quantité de combustible est réduite et, puisque lá quantité d'air comprimé délivrée par le compresseur est toujours la mené
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la pression de l'agent moteur et la vitesse de rotation du moteur à oombustion interne sont réduites d'une manière correspondante .
Toutefois, la communication entre le moteur à comb@s- tion interne et la turbine est maintenue si le levier de commande n'est pas réglé pour une alimentation en combustible tellement ffible que la pression d'air correspondante exer- oée sur le piston 83 de la soupape à manchon 84 soit rédui- te à une quantité telle que la soupape à manchon soit dépla- oée jusque dans sa position extrême inférieure par le ressort 85. Quand ceci se produit, l'alimentation en agent moteur de la turbine est interrompue et l'agent moteur s'échappe au dehors par le conduit d'échappement 24.
Ceci se produit grâce à ce que la soupape à manchon 84 établit une communi- cation entre la chambre située au-dessus du piston 79 et l'air oomprimé par 1'intermédiaire de la rainure 93, de sorte que la soupape d'échappement 23 est amenée dans la position re- présentée à la fige 2, dans laquelle le passage vers la turbine est fermé et le passage vers le conduit d'échappe- ment est laissé ouvert.
La saupape 23 peut être mise en action pour une pression de l'agent moteur correspondant à une certaine valeur désirable de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne par un réglage convenable du ressort agissant en antagonisme avec la. pression du pis- ton 83 au moyen de la vis 86, de préférence de façon telle que la vitesse de rotation dépasse légèrement la vitesse de rotation minimum à laquelle le moteur à combustion in- terne peut être maintenu en marche. De oe fait, la turbine est arrêtée, de sorte que la marche de l'hélioe de propui- sion 65 ou du dispositif analogue actionné par la turbine peut être renversée .
Pour mettre la turbine en marche il suffit de fournir une plus grande quantité de combustible au moteur à combustion interne vaurnant à vide, en mettant le
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levier de oomnande 74 dans une position convenable. La pres- sion de l'agent moteur et de l'air comprimé s'en trouve accrue grâce à l'augmentation de l'étranglement du courant de l'agent moteur à travers l'ouverture de la soupape ou à travers le oonduit d'échappement, respectivement, qui peut, par exemple, être pourvu d'une soupape d'étranglement, et en oonséquenoe la soupape à manchon est nue vers le haut et la soupape d'é- chappement 23 est déplacée dans la même direction et établit la communication entre le moteur à combustion interne et la turbine .
Là turbine peut aussi être arrêtée en fermant la soupape 13 au moyen du dispositif de commande 67; dans ce cas une sou- pape de sûreté prévue dans le conduit 10, et non représen- tée à la fig. 1, à'ouvre pour une certaine pression supérieu- re à la pression atmosphérique de l'agent moteur. La section transversale de l'ouverture de la soupape 13 peut aussi être modifiée au moyen du dispositif de commande susmentionné,et il est possible ainsi de faire tourner la turbine à une pression plus faible que celle qui règne dans le conduit 10 et par conséquent de régler la turbine pour différents débits, par exemple dans la zone de faible charge de la turbine .
Dansées variantes du dispositif de réglage... ou, contrôle, représentées aux figs. 3 et 4, la soupape d'échappement 23 est une soupape à clapet montée dans la boîte 76 de manière à pouvoir pivoter, au moyen d'un arbre transversal 100 ou d'un équivalent ,afin que dans une position limite la soupape ferme le passage vers le conduit d'échappement 24 et que dans une autre position de rotation elle laisse ce passage ouvert.
Conformément à la fig. 3, la soupape à clapet 23 est connectée à l'extrémité libre d'une tige 102, connectée à un piston 79, au moyen d'une manivelle et d'une bielle d'ac- oouplement 101 articulée à ladite manivelle et à la tige 102.
Le piston 79 est mobile dans le cylindre 78. Un tuyau 103 donne à l'agent moteur ou à l'air oomprimé accès à la par-
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tie inférieure du oylindre 78)de sorte que la pression de gaz peut agir sur la face du piston 79 en antagonisme aveo l'ao- tion d'un ressort 104. La pression mentionnée en premier lieu étant supérieure à la pression du ressort, le piston sera amené dans la position représentée à la fig. 3. Dans cette position la soupape à clapet maintient la communication avec le conduit d'échappement 24 ferméeet le passage ders les mo- teurs ouvert.
Toutefois, quand la pression de l'agent moteur ou de l'air comprima, respectivement, est inférieure à la pression du ressort, le piston est déplacé vers le bas et la soupape à clapet tourne jusqu'à une position telle que le passage vers les moteurs est fermé et que la communication vers le conduit d'échappement 24 est ouve rte . Afin que l'admission d'air atmosphérique sur la face supérieure du piston 79 soit libre pendant le mouvement du piston, des ouvertures 105 sont prévues dans la paroi du cylindre 78.
Le tuyau 103 peut, dans ce cas, être connecté, de préférence, directement au% conduit d'air sous pression 5 du compresseur 2 ou au conduit 10. Dans la forme de réalisation représentée à la fig. 4 la soupape à clapet 23, qui normalement obture le conduit d'échappement 24, est montée sur l'arbre 100 de manié- re à pouvoir pivoter et est connectée au moyen d'une bielle 106 à la tige 107 d'une soupape 108 ré glant le passage vers les moteurs. Cette soupape est guidée dans la boîte de soupape 76 et est influenoée, d'une manière similaire à celle décrite pour les formes de réalisation précédentes,par la pression de l'agent moteur ou dé l'air comprimé par l'intermédiaire d'un piston fixé à la tige 107.
La soupape à clapet 23 fermera alors le conduit d'échappement 24 lorsque la soupape 108 ouvre le passage vers le moteur et vice versa .
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée aux figs. 5 et 6 l'installation pour actionner une locomotive de ohemin de fer comprend un moteur à combustion interne 1 à quatre cylindres imnté dans le ohâssis de la locomotive et un
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compresseur 2 à deux cylindres actionné directement par le moteur à combustion interne. 10 désigne le conduit connec- tant le moteur à combustion interne à la turbine 14 pour ali- menter cette dernière en agent moteur , lequel est envoyé à travers les soupapes d'échappement du moteur à combustion interne, à travers le conduit 10 connecté à ce moteur et, de préférenoe, à travers un réservoir 109 monté dans la partie supérieure du moteur à combustion interne .
17 est le oon- duit d'échappement de la turbine passant à travers le toit de la locomotive , et 88 est un conduit par'lequel de l'air oomprimé est envoyé du oompresseur 2 jusqu'au serve-moteur 75 oontrôlant la soupape d'échappement prévue dans le conduit 10 et propre à oonduire l'agent moteur au conduit d'échappe- ment 24. 19 est un régulateur qui empêche le moteur à com- bustion interne du tourner à une vitesse supérieure à la vitesse de rotation maximum admissible . 71 désigne les quatre pompes à oombustible connectées chacune à sa soupape à com- bustible propre 72 dans le bloo de cylindres au moyen d'un tuyau convenable .
Le réglage de l'alimentation en oombusti ble et du débit de la turbine, respeotivement, est effectué dans ce cas depuis les dispositifs 'de commande 111 prévus aux extrémités de la locomotives et consectés enre eux au moyen de fils métalliques ou oâbles sans fin 110. A cette fin, les leviers de commande 74 mobiles sur des échelles graduées 73 sont fixés chacun à un arbre auquel est fixé un tambour 112 eu un dispositif équivalent. Le fil métallique ou son équivalent qui oourt sur ces tambours est passé sur une poulie 114 ou sur un dispositif équivalent au moyen de galets de guidage 113. Sur l'arbre de cette poulie 114 il est prévu un dispositif au moyen duquel la quantité de combustible déli- vrée par lespompesà combustible peut être réglée .
Le levier 74 permet non seulement de régler le débit de la turbine con- fonnément aux conditions existantes.mais encore d'arrêter et de remettre en marche cette dernière depuis l'une ou l'au-
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oles tre @éxtrémité de la locomotive quand le moteur à combustion interne tourne à vide .
La turbine étant connectée à un arbre intermédiaire 116 connecté lui-même aux roues motrices 115 de la locomotive et monté dans des paliers dans le ohâs- sie de la locomotive au moyen d'engrenages de transmission ou de dispositifs analogues, il est évident que l'agencement décrit peut être employé pour réaliser toutes les opérations qu'il peut être nécessaire d'accomplir dans le service de la looomotive , d'une manière très simple,aisée et sûre, l'ar- bre 116 pouvant évidemment être également pourvu d'un mica- nisme d'engrenage de renversement de marche .
Dans les formes de réalisation représentées par les dessins, l'invention est utilisée en connexion avec un mo- teur à combustion interne à deux temps fonctionnant suivant le prinoipe Dieselo Evidemment,l'invention peut également être employée avec les mêmes avantages quand l' agent moteur est produit par un moteur à combustion interne à quatre temps ou par un moteur à explosion. Lea détails des agence- ments peuvent naturellement être réalisés de différentes manières sans se départir du principe de l'invention.
La soupape d'échappement peut aussi être commandée par les variations de pression de n'importe quel autre agent utili- sé dans l'installation, pendant le fonctionnement de l'instal- lation et des moteurs,et la soupape d'échappement peut, par exemple, être actionnée par la pression variable de l'hui- le de graissage ou de l'eau de refroidissement. Le disposi- tif de réglage de la soupape d'échappement 23 et le disposi- tif d'alimentation en combustible peuvent être agencés en vue de leur commande directe ou indireote par des disposi- tifs électriques .
Au lieu de oonduire l'agent sous pression dans l'atmosphère à travers la soupape 23 et le conduit d'é- chappement 24, ledit agent sous pression peut être accumulé dans un réservoir ou dans un dispositif analogue connecté au conduit, dans lequel règne une pression inférieure à
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celle de l'agent moteur.
Dans les fomes de réalisation se- lon les figs. 2 à 4 les connexions de la boîte 76 au con-
EMI12.1
duit déohappem:mt 24 et au conduit 10 oonmuni.quant aveo les moteurs à actionner peuvent être échangées si les con- nexions des tuyaux 80 et 81 au cylindre 78 de la fig. 2 sont échangées et si l'ouverture d'admission du tuyau sous pression 103 des figs. 3 et 4 est prévue à la partie supé- rieure du cylindre 78, et que le ressort 104 est agencé de manière à agir sur le piston 79 dans la direction oppo- sée.
REVENDICATIONS.
1. Une installation fonctionnant au moyen de produits de combustion et comprenant un ou plusieurs moteurs à conbus- tion interne, dans laquelle les gaz d'échappement sous pres- sion du moteur à combustion interne avec de l'air comprimé par un compresseur actionné par le moteur à combustion in- terne sont utilisés oomne agent moteur pour un où plusieurs autres moteurs, de préférence des turbines, une soupape d'é- chappement étant prévue dans la connexion entre le moteur à combustion interne et l'autre moteur,ladite soupape d'é- chappement étant agencée de manière à évaouer l'agent moteur afin d'empêcher l'arrêt du moteur à combustion interne quand l'autre moteur tourne à vide ou à faible charge,
caractérisée en ce que la soupape d'échappement est actionnée directement ou indirectement par la pression d'un agent , tel que du gaz d'échappement , de l'air de balayage ou un agent analogue, ré- pondant aux conditions de fonctionnement du moteur à oombus- tion interne, l'agencement étant tel que la soupape d'éohap- pement est ouverte lorsque la pression dudit agent décroît.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PATENT OF INVENTION "Installations comprising internal combustion engines serving as pressurized gas generators used as driving agents".
The present invention relates to an installation operating by means of combustion products including one or more internal combustion engines, in which the pressurized exhaust gases coming from the internal combustion engine with air compressed by a compressor generated by the internal combustion engine are used as the driving medium for one or more other engines, preferably turbines, an exhaust valve being provided in the connection between the internal combustion engine and the other engine, said exhaust valve being arranged to evacuate the motive medium in order to prevent the shutdown of the intensive combustion engine when the other engine is running at no load or at low load.
According to the present invention, the exhaust valve is actuated directly or indirectly by the pressure of an agent, such as exhaust gas, air.
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scavenging device or the like, responding to the operating conditions of the internal combustion engine, the arrangement being such that the exhaust valve is opened when the pressure of said agent decreases.
The invention is shown, by way of example only, in the accompanying drawings, among which:
Fig. 1 is a schematic view of an installation in which a turbine is actuated by the exhaust gases from the internal combustion engine, FIG. 2 is a longitudinal section on a larger scale of the scraping device or control of said installation, FIGS. 3 and 4 are longitudinal sections of similar devices, according to two other embodiments, and FIGS. 5 and 6 show, respectively, a schematic side view and a plan view of an embodiment of the invention employed to power a vehicle such as a railroad locomotive.
In fig. 1, the internal combustion engine designated by the reference number 1 is of the two-stroke type and a compressor 2 is connected to it.
The air included in the engine mixture is sucked into the compressor through an air intake port 3. After compression, the air is sent through the compressed air duct 5
8 and thence in the cylinders 6 by openings / formed in their walls and, controlled by the pistons 7 of the engine.
The partially expanded combustion gases are sent into the duct 10 through the exhaust valves 9 provided in the cylinder heads with the excess air supplied to the internal combustion engines through said openings. The duct 10 is connected to the turbine 14, which is controlled by means of the valve 13. After complete expansion in the turbine, the gas mixture is led to the exhaust port.
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ment 17 of the turbine. The turbine shown in the drawing is used for controlling a helicopter 65, for example the propulsion propeller of a ship. This helio can advantageously be connected to the turbine by means of a gear mechanism 66 or the like, which can also be used for reverse gear.
Compressor 2 is operated by the internal combustion engine through an interposed gear mechanism. The control device 67 of the inlet valve 13 of the turbine is connected to a disc 68, provided on the valve stem, by means of a metal wire 70 (or the like) guided on rollers 69. This arrangement makes it possible to control the turbine from a location at any distance from the installation.
A regulator 19 is coupled to the main shaft 20 of the internal combustion engine; however, this regulator is only suitable for limiting the maximum rotational speed of the internal combustion engine by influencing the fuel pump 71 in such a way that the fuel supply to the fuel valves 62 is reduced. , when the normal rotational speed of the internal combustion engine is exceeded, and is increased when said rotational speed is reduced below normal. The fuel supply can also be regulated manually by means of a device co-operating with the fuel pump 71, which can be actuated by means of a hand lever 74 adjustable along a circular scale 73.
The adjustment of the opening of the exhaust valve 23 provided in the duct 10 for the purpose of conveying the motive agent to the exhaust duct 24 and the closing of the same valve can preferably be effected by means of of a device 75, shown in detail in FIG. 2, constructed as a servo motor and provided with an auxiliary adjustment device. The exhaust valve 23 of FIG. 2 can
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be moved into a box 76 connected to duct 10 and exhaust duct 24.
In its upper position said valve closes the opening towards the exhaust duct 24 giving the pressurized agent free admission to the duct 10 and in its lower position the valve closes the opening towards the part of the duct 10 leading to the turbine, allowing the pressurized agent to flow to the exhaust pipe 24. At the free end of the stem 77 of the valve 23, which extends through the box 76, is attached a double-acting piston 79, movable in a cylinder 78. The closed cylinder chambers provided above and below said piston are respectively connected to pipes 80 and 81 communicating with the adjusting device of said piston.
This device includes a sleeve 84 provided with a piston 83 at one of its ends and able to slide in a box 82, said manohon being arranged so as to be moved by the pressure of the motive medium and of the air. oompri- tion, respectively, acting continuously on one side of the piston, and acting in antagonism with the pressure of a spring 85, the tension of which can be adjusted by means of a screw 86 or the like. A line 87 is provided in the box 82 and is connected by means of a pipe 88 to the pressurized gas line 5 of the compressor. Said pipe 87 opens out below the piston 83 in a cylindrical oanal 89 also provided in the boot 82.
Line 87 is in permanent communication with two grooves 92 and 93 formed in the sleeve, by lines 90 and 91. One of the grooves for example, 92, can be connected to the chamber below piston 79 in a position. of displacement of the man-ohon, via a pipe 80 and the opening 94 of the box 82, so that the valve 23 can be made to close the opening to the exhaust duct 24 and to open the passage leading from the duct 10 to the motors, while in the other displacement position of the sleeve
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84, shown in the drawing,
the groove 93 is connected to the chamber on the upper side of the piston 79 through another pipe 81 and an opening 95 so that the valve 23 is moved in such a way that the passage to the engines by the duct 10 is closed and the opening to the exhaust duct 23 is open. At the same time that the chamber below the piston 79 is connected in the above manner to the pressurized medium in a displacement position of the manohon the chamber of the cylinder 78 located on the upper side of the piston 79 is connected to the open air through the pipe 81, the opening 95 and a third groove 96 'of the sleeve 84, which, for this purpose, communicates through openings 97 or their equivalent with an axial oanal 98 formed in the sleeve.
On the other hand, when the upper face of the piston 79, in the position of displacement of the sleeve shown in FIG. 2, is connected to the pressurized medium, the cylinder chamber 78 located below the piston 79 is communicated with the atmosphere in a similar manner, through the pipe 80, the opening 94 @ the. groove 96, openings 97 and channel 98.
The chamber located above the piston 83 attached to the end of the manohon 84 may also be connected to the axial channel 98 by a similar opening 99 or its equivalent, in order to put said chamber in communication with the atmosphere.
The operation of the installation is as follows:
During normal operation of the turbine, a suitable amount of fuel determined by the position of control lever 74 is supplied to the cylinders of the internal combustion engine, and motive medium at normal pressure above. atmospheric pressure is supplied to the turbine through the exhaust valves 9 and the duct 10. The spring 85 acting on the manohon valve 84 is then adjusted in such a way that the pressure
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The pressure exerted by the compressed air on the piston 83 of the pinch valve moves the latter to its upper limit position.
The piston 79 is then maintained in its upper position by virtue of the action of the compressed air acting on the face of the said piston, said air being led to the lower end of the cylinder 78 from the pipe 88 passing through through the ducts 87 and 90, the groove 92 and the pipe 80. The valve 23 keeping the opening to the exhaust duct 24 of the box 76 closed, and keeping the passage to the turbine open through the duct 10, the turbine will run at normal flow.
When it is desired to increase the flow rate of the turbine, the pressure of the motive medium is increased by supplying more fuel to the fuel valves 72 of the internal combustion engine, which can be achieved by properly placing the lever. control 74 cooperating with the fuel pump 71.
This results in an increase in the rotational speed of the internal combustion engine during the time necessary to raise the resistance to the exhaust in the cylinders of the internal combustion engine and the corresponding pressure in the duct 10, and if the maximum rotational speed of the internal combustion engine were to be exceeded, the regulator 19 would automatically reduce the fuel supply, until the pressure above the atmospheric pressure of the medium engine and the rotational speed of the internal combustion engine have reached the values corresponding to the position of the control lever. Obviously, the exhaust duct 24 remains closed by the exhaust valve 23 during these operations.
On the other hand, when it is desired to reduce the flow rate of the turbine, the quantity of fuel supplied is regulated in a similar manner by means of the control lever 74. However, in this case the control lever is adjusted in such a way that the quantity of fuel is reduced and, since the quantity of compressed air delivered by the compressor is always the
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the pressure of the motive medium and the rotational speed of the internal combustion engine are correspondingly reduced.
However, communication between the internal combustion engine and the turbine is maintained if the control lever is not set for such a low fuel supply that the corresponding air pressure exerted on the piston 83 of the pinch valve 84 is reduced to an amount such that the pinch valve is moved to its lower end position by the spring 85. When this occurs, the supply of motive medium to the turbine is interrupted. and the motive agent escapes to the outside through the exhaust duct 24.
This occurs because the pinch valve 84 establishes communication between the chamber above the piston 79 and the air compressed through the groove 93, so that the exhaust valve 23 is brought into the position shown in fig 2, in which the passage to the turbine is closed and the passage to the exhaust duct is left open.
The valve 23 can be brought into action for a pressure of the motive medium corresponding to a certain desirable value of the rotational speed of the internal combustion engine by a suitable adjustment of the spring acting in antagonism with the. pressure of the piston 83 by means of the screw 86, preferably such that the rotational speed slightly exceeds the minimum rotational speed at which the internal combustion engine can be kept running. In effect, the turbine is stopped, so that the operation of the propeller 65 or the like device operated by the turbine can be reversed.
To start the turbine, it suffices to supply a greater quantity of fuel to the empty internal combustion engine, putting the
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control lever 74 in a suitable position. The pressure of the motive medium and the compressed air is increased by the increase in the throttling of the flow of the motive medium through the opening of the valve or through the duct of the motor. 'exhaust, respectively, which may, for example, be provided with a throttle valve, and therefore the pinch valve is bare upwards and the exhaust valve 23 is moved in the same direction and establishes communication between the internal combustion engine and the turbine.
The turbine can also be stopped by closing the valve 13 by means of the control device 67; in this case, a safety valve provided in duct 10, and not shown in FIG. 1, opens for a certain pressure above the atmospheric pressure of the motive medium. The cross section of the opening of the valve 13 can also be changed by means of the aforementioned control device, and it is thus possible to rotate the turbine at a pressure lower than that prevailing in the duct 10 and therefore to set the turbine for different flow rates, for example in the low load area of the turbine.
Dance variants of the adjustment device ... or control, shown in figs. 3 and 4, the exhaust valve 23 is a flap valve mounted in the box 76 so as to be able to pivot, by means of a transverse shaft 100 or the like, so that in a limiting position the valve closes the valve. passage to the exhaust duct 24 and that in another rotational position it leaves this passage open.
According to fig. 3, the flap valve 23 is connected to the free end of a rod 102, connected to a piston 79, by means of a crank and a coupling rod 101 articulated to said crank and to the rod 102.
The piston 79 is movable in the cylinder 78. A pipe 103 gives the motive agent or the compressed air access to the part.
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lower part of the cylinder 78) so that the gas pressure can act on the face of the piston 79 in antagonism with the ao- tion of a spring 104. The first mentioned pressure being higher than the spring pressure, the piston will be brought into the position shown in fig. 3. In this position the flap valve maintains communication with the exhaust duct 24 closed and the passage to the engines open.
However, when the pressure of the motive medium or compressed air, respectively, is lower than the spring pressure, the piston is moved downward and the flapper valve rotates to a position such that the passage to the engines is closed and the communication to the exhaust duct 24 is open. In order that the admission of atmospheric air to the upper face of the piston 79 is free during the movement of the piston, openings 105 are provided in the wall of the cylinder 78.
The pipe 103 can, in this case, preferably be connected directly to the pressurized air duct 5 of the compressor 2 or to the duct 10. In the embodiment shown in FIG. 4 the flap valve 23, which normally closes off the exhaust duct 24, is pivotably mounted on the shaft 100 and is connected by means of a connecting rod 106 to the stem 107 of a valve 108 regulating the passage to the motors. This valve is guided in the valve box 76 and is influenced, in a manner similar to that described for the preceding embodiments, by the pressure of the motive medium or of the compressed air through a medium. piston attached to rod 107.
The reed valve 23 will then close the exhaust duct 24 when the valve 108 opens the passage to the engine and vice versa.
In the embodiment of the invention shown in figs. 5 and 6 the installation for operating a railway locomotive comprises a four-cylinder internal combustion engine 1 imnted in the locomotive frame and a
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2-cylinder two-cylinder compressor driven directly by the internal combustion engine. 10 denotes the duct connecting the internal combustion engine to the turbine 14 for supplying the latter with motive medium, which is sent through the exhaust valves of the internal combustion engine, through the duct 10 connected to it. engine and, preferably, through a tank 109 mounted in the upper part of the internal combustion engine.
17 is the turbine exhaust duct passing through the roof of the locomotive, and 88 is a duct through which compressed air is sent from compressor 2 to servo motor 75 controlling the valve d. The exhaust provided in duct 10 and suitable for conveying the motive agent to the exhaust duct 24. 19 is a regulator which prevents the internal combustion engine from rotating at a speed greater than the maximum permissible speed of rotation. . 71 denotes the four fuel pumps each connected to its own fuel valve 72 in the cylinder block by means of a suitable pipe.
The regulation of the fuel supply and the flow rate of the turbine, respectively, is carried out in this case from the control devices 111 provided at the ends of the locomotives and consected between them by means of metallic wires or endless cables 110 To this end, the control levers 74 movable on graduated scales 73 are each fixed to a shaft to which is fixed a drum 112 or an equivalent device. The metal wire or its equivalent which runs over these drums is passed over a pulley 114 or an equivalent device by means of guide rollers 113. On the shaft of this pulley 114 there is provided a device by means of which the quantity of fuel. delivered by the fuel pumps can be adjusted.
The lever 74 not only makes it possible to adjust the flow rate of the turbine in accordance with the existing conditions, but also to stop and restart the latter from one or the other.
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oles are at the end of the locomotive when the internal combustion engine is idling.
The turbine being connected to an intermediate shaft 116 which is itself connected to the driving wheels 115 of the locomotive and mounted in bearings in the locomotive housing by means of transmission gears or the like, it is evident that the The arrangement described can be employed to carry out all the operations which may need to be carried out in the service of the engine in a very simple, easy and safe manner, the shaft 116 obviously also being able to be provided with 'a reverse gear mica- nism.
In the embodiments shown by the drawings, the invention is used in connection with a two-stroke internal combustion engine operating in accordance with the Dieselo principle. Obviously, the invention can also be employed with the same advantages when the agent. engine is produced by a four-stroke internal combustion engine or by an internal combustion engine. The details of the arrangements can of course be made in various ways without departing from the principle of the invention.
The exhaust valve can also be controlled by pressure variations of any other medium used in the plant, during plant and engine operation, and the exhaust valve can, for example, be actuated by the varying pressure of lubricating oil or cooling water. The device for adjusting the exhaust valve 23 and the device for supplying fuel can be arranged with a view to their direct or indirect control by electrical devices.
Instead of conducting the pressurized agent into the atmosphere through the valve 23 and the exhaust duct 24, said pressurized agent can be accumulated in a tank or in a similar device connected to the duct, in which prevails. a pressure lower than
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that of the driving agent.
In the embodiments according to figs. 2 to 4 connections from box 76 to con-
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exhaust pipe: mt 24 and to pipe 10 oonmuni.quant with the motors to be operated can be exchanged if the connections of the pipes 80 and 81 to the cylinder 78 of fig. 2 are exchanged and if the inlet opening of the pressure pipe 103 of figs. 3 and 4 is provided at the top of cylinder 78, and spring 104 is arranged to act on piston 79 in the opposite direction.
CLAIMS.
1. An installation operating by means of combustion products and comprising one or more internal combustion engines, in which the exhaust gases under pressure from the internal combustion engine with air compressed by a compressor powered by the internal combustion engine are used as a driving agent for one or more other engines, preferably turbines, an exhaust valve being provided in the connection between the internal combustion engine and the other engine, said valve exhaust being arranged so as to evacuate the motive agent in order to prevent stopping of the internal combustion engine when the other engine is running at no load or at low load,
characterized in that the exhaust valve is actuated directly or indirectly by the pressure of an agent, such as exhaust gas, purging air or the like, corresponding to the operating conditions of the engine internal combustion, the arrangement being such that the exhaust valve is opened when the pressure of said agent decreases.
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