<Desc/Clms Page number 1>
Commande pour moteurs à piston et pour opérateurs à piston.
La présente invention a pour objet une nouvelle commande pour machines à piston, qu'il s'agisse de moteurs actionnés par de la vapeur, de l'air comprimé, du gaz,de l'huile, etc.. ou d'opérateurs, tels que des pompe's, des compresseurs ou d'autres machines et appareils semblables/.
L'invention repose essentiellement sur l'emploi d'une transmission par cardan attaquant la tige de piston à guid'age rectiligne, pour la transformation du mouvement rectiligne en mouvement circulaire. On obtient ainsi - no - tamment avec un grand nombre de cylindres placés en cercle en forme d'étoile - une simplification sensible du'méca- nisme, une diminution.du nombre des articulations, une commande uniforme , une compensation des masses et la possi- bilité d'une multiplication ou démultiplication quelconque,
<Desc/Clms Page number 2>
ainsi qu'une grande facilité de renversement de marche, avec une disposition constructive aussi simple que possi- ble.
Avec cela les pistons se meuvent par la transmission par cardan rigoureusement selon la loi des sinus. de sor- te que l'influence défavorable qu'une courte bielle exerce avec le mécanisme à manivelle ordinaire, est évitée. Par suite de la suppression des bielles, aucune composante latérale n'agira sur la paroi de cylindre, et l'on pré- vient un coincement des pistons.
L'invention dont les figures 1 à 13 des des- sins annexés représentent plusieurs formes d'exécution , va être décrite en premier lieu avec la figure 1 à l'ap- pui.
Lorsqu'un cercle b roule dans un cercle fixe a d'un diamètre de longueur double de celle du cercle rou- lant (paire de cercles à cardan), tout point de la péri- phérie du petit cercle décrit, on le sait, dans le grand cercle une ligne droite, savoir un diamètre du grand cer- cle. Ainsi, par exemple les points extrêmes c et d du diamètre e du petit cercle se meuvent suivant les deux diamètres du grand cercle!. qui se croisent à angle droit.
Tout point situé à l'intérieur du cercle b décrit une ellipse, qui, en ce qui concerne le centre f devient un cercle g, concentrique avec le grand cercle a et ayant pour centre le point m.
Si l'on conduit dans les points extrêmes c et d de la bielle! suivant deux lignes droites qui se croi- .sent à angle droit, on pourra sans plus de façons attacher à ces points les tiges h1 et h2 des pistons i1 et i2 qui travaillent dans les cylindres k1 et k2 perpendiculai- res l'un à l'autre. Le point du milieu f de la bielle '(établit sous forme-de bouton de manivelle qui avec l'ai- de
<Desc/Clms Page number 3>
de de la manivelle 1 transmet le mouvement à un arbre- manivelle n monté dans l'axe m; de manière que le mouve- ment de va et vient des pistons soit transformé en un mouvement tournant de l'arbre moteur.
Inversement on pourra à l'aide de ce mécanisme transformer par exemple le mouvement tournant de l'ambre n produit par éléctromo- teur , en un mouvement de va et vient des pistons i1 et i2 qui de cette manière font du travail dans les cylindres de pompes, de compresseurs, etc..
Diamétralement à l'opposite des cylindres k1 et k2 on pourra disposer d'autres cylindres k3 et k4.
Ces cylindres peuvent travailler sur l'arbre n, soit au moyen d'une transmission par cardan spéciale, à peu près diamétralement opposée à celle que montre le dessin, ou encore au moyen de cette même transmission (Fig. 1). FDans ce dernier cas, les deux pistons i1 et i3 d'une part, et les pistons 12 et 14 d'autre part, sont connectés rigide- ment chaque paire par une tige de piston commune. Il en résulte une disposition en étoile des cylindres, avec laquelle tous les pistons travaillent surle même bouton de manivelle f au moyen de la bielle commune e.
Puisque les deux tiges de piston des quatre cylindres , croisées à angle droit, sont déjà ,en soi guidées en ligne droite, il n'y aura à la rigueur pas besoin de guidages rectili- gnes spéciaux pour les points d'articulation c et d de la bielle. S'il s'agit d'un moteur à combustion, la suc- cession d'allumage dans les cylindres qui se suivent peut se régler proprement, qu'il s'agisse de moteurs à quatre temps ou à deux temps, à simple ou à double effet . La possibilité de construction de cylindres à double effet, sans augmentation sensible de la longueur de la construc- tion , est remarquable-et offre pour les moteurs à com-
<Desc/Clms Page number 4>
bustion @ de grands avantages; .
La figure 2 est une vue de côté schématique de la machine selon la figure 1. Les extrémités c et d de la bielle constituent des tourillons qui peuvent tourner dans les paliers o et p assemblés rigidement avec les tiges de piston h1 et h2. Dans la forme d'éxécution représentée par le dessin, ces paliers sont faits en for- me de coulisseaux glissant dans les guides rectilignes g et r d'une partie fixe s de la machine, qui se croisent à angle droit. Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, ces guides spéciaux pourraient être supprimés, puisque les tiges de piston h1 et h2 sont en soi déjà guidées en ligne droite.
Le bouton de manivelle f qui correspond au point du @@lieu de la bielle e est placé sur une manivelle à part t fixée rigidement sur l'extrémité du tourillon c et faisant donc corps avec la bielle e. Le bouton de manivelle f s'articule avec l'extrémité de la manivelle l de l'arbre moteur m.
Au lieu de placer le bouton de manivelle f sur une partie de bielle à part, c'est à dire sur la manivel- le t, on pourrait aussi, comme le montre la figure 3, di- viser la bielle e en deux moitiés e1 et e2, réunies rigi- dement par le bouton de manivelle f, Ce bouton actionne ltorgane n 2 qui est monté de manière à pouvoir tourner dans des coussinets à billes spéciaux nl et qui peut être établi directement sous forme de moteur électrique, ou qui-par l'intermédiaire d'engrenages etc.. transmet plus loin son mouvement tournant.
Les cylindres qui d'après la figure 1 sont disposés en étoile autour du centre m, à des distances égales les unes des autres, peuvent éventuellement être placées sur plusieurs rangs les uns à côté' des autres,
<Desc/Clms Page number 5>
et travailler tous sur le même arbre n. De cette manière il s'établit plusieurs étoiles placées les unes derrière les autres, qui à volonté peuvent travailler sur le nome cercle à cardan ou sur plusieurs petits cercles à card'an.
Les mouvements des piston de tous les cylindres sont alors transmis sur l'arbre moteur au moyen d'un ou plusieurs bielles coudées e. Les rangs voisins deux à deux peu- tant éventuellement être décalés l'un par rapport à l'au- tre d'un angle de 45 .
La transmission du mouvement aux arbres moteurs n pourrait se faire aussi à l'aide d'engrenages, ainsi qu'il ressort des considérations suivantes:
Si l'on assemblait rigidement avec la bielle e une roue dentée dont le cercle primitif b serait le petit cercle à cardan; il est évident que cette roue ne trans- mettrait aucun mouvement de rotation à une roue à denture intérieure dont le cercle primitif serait le cercle a et qui se trouverait calée sur l'arbre moteur n, puisque les deux roues dentées a et b correspondraient à la paire de cercles àcardan, La grande roue dentée a resterait immobile, et la petite roue b dont le diamètre est de moitié moins grand que le diamètre de la grande roue, roulerait simplement à l'intérieur de cette roue a?,
mais si l'on augmente ou diminue les dimensions de la paire de roues dentées, comme il est indiqué en pointillé dans la figure 1, la vitesse de rotation de la petite roue b1 ou b restant la même, la grande roue a1 ou a2 tournera lentement dans un sens ou dans l'autre, La démultiplica- tion?sera d'autant plus forte que la grandeur de la paire de roues dentées se rapproche de celle de la paire de cercles à cardan. De cette façon on pourra rien quavec deux roues dentées réaliser une démultiplication voulue quelconque.
<Desc/Clms Page number 6>
La. figure 4 montre la disposition constructive
La roue planétaire b1 est fixée sur la manivelle t et elle est donc par le tourillon c connectée rigidement avec la bielle e. Elle imprime un mouvement tournant lent à la roue à denture intérieure al et avec cela à l'arbr moteur n, avec une démultiplication choisie à volonté. On pourra donc transformer sans difficulté la rotation rapide du moteur en une rotation lente de l'arbre moteur.
Si l'on utilise, selon la figure 1, au choix la petite paire de roues a1, ±1 ou la grande paire de roues a2, b on pourra selon que l'on embraye l'une ou l'autre paire de roues renverser le mouvement tournant de l'arbre à marche lente. La figure 5 montre schémati- quement en vue de côté un tel dispositif . Les deux petites roues b1 et b2connectées rigidement, sont attachées à la bielle t. Elles engrènent toutes les deux à denture intérieure a1 et a2 qui au choix peuvent être mises en connexion d'action avec l'arbre à faire tourner, par exemple à l'aide d'une clavette à déplacer dans la rainu- re y, éventuellement par l'intermédiaire d'un accouphirnent spécial.
Selon que l'on embraye ainsi l'une ou l'autre roue à denture intérieure, l'arbre moteur n tournera lentement à gauche ou à droite, tandis que les autres roues dentées tournent folles. D'une manière absolument semblable;', on pourrait obtenir des multiplications variées.
Si avec la construction selon la figure 4,où l'on peut obtenir une multiplication quelconque tien qu'avec deux roues dentées, on veut éviter la denture intérieure et n'employer que des roues à denture extéri- eure, on pourra prendre les dispositions que montre la fi- gure 6. Ici la roue dentée b1 connectée rigidement avec
<Desc/Clms Page number 7>
la bielle e, t actionne à l'aide de roues jumelles z1, z2, encore connectées rigidement ensemble, une roue à cn- ture extérieure a1 fixée sur l'arbre moteur n. Les roues jumelles sont appuyées sur un palier y qui sous l'action du bras w peut tourner fou autour de l'arbre n, Ledit bras w est d'ailleurs attaché à la bielle e, t par le tourillon f.
Les roues jumelles transmettent le mouvement de rotation de la roue dentée bl à la roue e1 et à l'arbre avec une multiplication exactement la même que dans la figure 4, cela en éditant toute denture intérieure.
Avec cette construction également on obtient un renverse- ment comme avec les dispositions selon la figure 5.
Puisque tous les points de la périphérie du petit cercle à cardan b (fig. 1) sont guidés chacun sui- vant un diamètre du grand cercle à cardai rien n'empêche que l'on utilise sur la bielle e connectée ferme avec le petit cercle à cardan, non-seulement deux mais plusieurs des points guidés en ligne droite. Dahs la forme d'éxé- cution selon la figure 7, on a utilisé sur la bielle e par exemple, les trois points c, 9-.', et ±1 qui sont guidés en ligne droite et qui sont équidistants sur le cercle à cardan h, formant donc ensemble un triangle equilateral/.
Les trois points d'articulation se meuvent sur les trois diamètres du grand cercle à cardan a qui forment les uns avec les autres des angles de 60 , et en ce point s'at- tachent les tiges de piston hl, h2, et h3, des cylindres kl à k6 diamétralement opposés deux à deux. La transmis- sion du mouvement de la bielle e à l'arbre moteur n se fait encore ici par une manivelle 1, saisie par la bielle- au moyen du tourillon f placé au centre du petit cercle à cardan, ]De cette manière s'établit un moteur en étille à six cylindres équidistants, tous travaillant sur le
<Desc/Clms Page number 8>
même bouton de manivelle.
Rien ne s'oppose à ce que l'on fasse éventuel- lement travailler la machine comme machine rotative.
Il est en outre possible d'utiliser un cerbain nombre de cylindres comme moteur et le restant comme opé- rateur (pompe, compresseur, etc..)
Les coudes multiples de la bielle d, e; c;t, f que l'on voit dans la figure 2 peuvent être évités de la manière suivante:
D'après les figures 8 et 9, le tourillon f de l'arbre coudé simple n porte une bielle e qui avec cette construction se compose de deux excentriques e1, e2 assemblés rigidement et décalés l'un par rapport à l'autre de 180 L'excentrique e1est tenu par sa périphérie dans la tige de piston hl de manière à pouvoir tourner et il en est de même avec l'excentrique e 2 dans la tige h2 qui croise la tige hl à angle droit.
Le mouvementdes pistons est de cette manière transmis à l'arbre manivelle n à l'aide des tiges de piston guidés en ligne droite, et à l'aide des plateaux excentriques qui peuvent tour- ner dans ces tiges. La ligne de jonction c-d des centres de-7. excentriques correspond à la bielle e, dans la figure 1 puisque chacun des points è, d constitue le point d'ar- ticulation entre la bielle e, et la tige de piston corres- pondante par laquelle se fait son guidage en ligne droite.
La réception des forces est avec cette dispo- sition si favorable que rien n'empêche de disposer le bouton de manivelle f en porte-à-faux selon la figure 10. Le bouton de manivelle f pourrait aussi, comme le montre la figure 11, être assemblé rigidement avec les excentriques e1 et e2, et se trouver supporté de manière à pouvoir tourner dans une forure de l'arbre manivelle n.
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
PUisqutavec cette disposition, les plateau excentriques sont relativement grands;
on pourra éventuel- lement - comme le montre la figure 12 - aux glissières gl et g2 dans lesquelles tournent les excentriques el et e2, de chaque côté sur chaque tige de piston - et n2 monter deux pistons i1 et ix louant dans des cylindres k et kx. o Cetto disposition présente l'avantage qu'avec l'emploi de moteurs à quatre temps, on obtient une sue- cession d'allumage uniforme et une distribution uniforme de la transmission des forcer puisqu'il résulte une im- pulsion à chaque tour de l'arbre manivelle.
Le nombre des excentriques formant bielle n est pas limité à celui de deux ci-dessus indiqué. La figure 13 montre à titre d'exemple trois excentriques e1, e2, e3, assemblés rigidement et pouvant tourner en glissant par la périphérie dans les tiges de piston à guidage rectiligne h1, h2, h3, qui se croisent en formant les unes avec les autres des angles de 60 , tandis que tous les trois excentriques attaquent en commun le bouton de manivelle f de l'arbre n.