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Machine à pistons libres, à masses libres se mouvant en sens inverses.
Il est connu dans les machines à pistons li- bres à masses libres se mouvant en sens inverse, en vue d'assurer la marche en sens inverse, de donner à chaque masse libre ,une denture analogue à une crémaillère et de relier cette crémaillère par l'intermédiaire d'uns série d'organes (organes oscillants) pouvant tourner en va-et-vient autour daxes d'oscillation, de force l'une à l'autre, les deux organes extrêmes de la série venant en prise avec les cré- maillères. Il a alors été proposé également de prévoir pour cette liaison une série de roues droites tournant en va-et- vient autour d'axes parallèles.
Dans le cas de la coiformation de tous les organes oscillants en roues droites complètes, on fera en sorte pour utiliser pleinement leur denture, que chaque roue droite. effectue un tour complet environ lors de chaque course des masses libres. Si l'on veut alors pour simplifier et pour réduire le travail de frottement se tirer d'affaire avec aussi peu: d'organes oscillants que possible, on doit
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faire les roues droites tellement grandes que leur péri- pbérie vaut un multiple de la course des masses libres.
Si leurs dentures doivent être employées complètement, elles doivent donc être actionnées avec une multiplica- tion telle que la vitesse périphérique de leur denture est un multiple correspondant de la vitesse des masses libres. L'obtention de cette vitesse élevée nécessite toutefois des forces d'accélération tellement élevées qu'il est à peinepossible encore de faire la denture suffisam- ment durable et sûre en fonctionnement.
La présente invention concerne un développement du mécanisme de liaison comportant des organes oscillants tournant en va-et-vient autour d'axes parallèles. Son but est de constituer un semblable mécanisme de telle manière ' que les effets d'inertie se présentant, en particulier les forces nécessaires à chaque renversement du sens de mouvement pour l'accélération des organes oscillants, sont aussi petits que possible.
Suivant la présente invention, les organes du milieu au moins, c'est à dire ceux qui ne sont pas en prise avec les crémaillères dans la série d'organes ospil- lants, ne sont pas établis conne roues droites complètes mais comme des secteurs de roues dentées qui s'étendent seulement sur un angle qui est beaucoup plus petit que 180 .
Les organes oscillants établis suivant la présente invention ne consistent donc pas en une roue droite complote mais en deux secteurs de roues dentées, reliés rigidement l'un à l'autre et ayant un axe, de rotation commun.
Dans la conformation des organes oscillants sui- vant la présente invention, on peut faire en sorte que la longueur d'arc du secteur de roues dentées est approximati- vement égale à la longueur de la course des Fasses libres, de sorte qu'une multiplication n'est pas nécessaire et qi'en conséquence les forces d'accélération se présentant
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restent minimes en concordance et peuvent encore être con- venablement régies.
Comme le rayon des secteurs de roues dentées peut être pris aussi grand qu'on le désire, on n'a besoin au maximum que de deux organes oscillants consti- tués suivant la présente invention au moyen de secteurs dentés, pour la liaison des masses libres, et ceci est vrai pour le cas où les crémaillères des masses libres sont placées du même côté de l'axe longitudinal de la machine, On peut alors interoaler encore, entre ces crémaillères et les secteurs dentés à actionner par les crémaillères, des roues dentées intermédiaires particulières dont la lon- gueur de la périphérie est approximativement égale de pré- férence à la course des masses libres;
la disposition'peut toutefois encore être telle que le secteur en question en- grène directement avec les crémaillères, de sorte que, pour la liaison de deux masses libres, il faut prévoir uniquement deux organes oscillants, Si on dispose les crémaillères des masses libres de telle manière qu'elles sont placées sur des côtés opposés de l'axe de la machine, on se tire même d'affaire avec un seul organe oscillant composé de crémail- lères et de secteurs.
On contribue en outre à maintenir petites-les' forces d'accélération lorsqu'on adapte la largeur des cou- ronnes dentées qui transmettent les forces d'accélération à la grandeur de ces,forces, c'est à dire qu'on rend cette largeur plus grande aux endroits qui viénnent en priselors- que les masses libres sont dans le voisinage de la position de fin de course, qu'aux autres endroits. De ce fait , le poids de la couronne dentée des roues dentées ou des sec- teurs dentés est diminué davantage et comme précisément les couronnes dentées exigent la plus grande partie de la force d'accélération, cette force et par conséquent aussi la sollicitation de la denture sont encore réduites.
Cette nouvelle réduction des masses en mouvement de va-et-vient est finalement avantageuse pour cette raison que de ce fait
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les autres circonstances restant les mêmes, le nombre de courses et par conséquent dans la, même mesure la puissance de la machine, sont augmentées.
Le dessin montre des exemples de réalisation de l'objet de l'invention.
Les fig. 1, 7, 9, et 11 montrent chacune un mé- canisme de liaison en vue de côté,
La fig. 2 montre le mécanisme de la fig.l en coupe horizontale suivant la ligne II-II de la, fig,l.
La fig.3 montre une partie de ce mécanisme en perspective.
Les fige 4 à 6 montrent des développements de couronnes dentées de ce mécanisme.
La fig. 8 montre une coupe transversale par la ligne VIII-VIII de la fig.7.
La fig. 10 montre une coupe transversale sui- vant la ligne X-X de la fig.9.
La fig. 12 montre le mécanisme de la fig. 11
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en vue en plan, en partie en coupe sujvant 1o, liGYle XTI- XII de la fig. 11.
Les pièces correspondantes des différents exem- ples portent les mêmes désignations.
Les ruasses à relier ensemble en vue d'assurer la marche en sens inverses consistent chacune en un pis- ton de moteur 1 et en un piston de compresseur 2 ou 3 res- Dans l'exemple représenté, on a supposé que les pistons de compresseur appartiennent à un compresseur ;. deux étages et ont par conséquent des grandeurs diffé- rentes.
Les pistons se meuvent d'une manière connue dans des cylirdres non-représentés, le processus de moteur de travail se déroulant entre les faces frontales, tournées l'une vers l'autre, des pistons moteurs, tardis que les cô-
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tés extérieurs des 'pistons comprcuseurc cf/rJGtt181li. le rc- feulement du gaz à comprimer.
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Dans l'exemple suivant les fig.l à 6, chacun des pistons moteurs 1 porte à la partie inférieure une den- ture 4 analogue à une crémaillère dans laquelle s'engage une roue dentée 5 qui est fixée sur un arbre 6. Sur le même arbre est montée, à une certaine distance de l'axe longitu- dinal de la machine,une seconde roue dentée 7.
Ces roues dentées sont reliées entre elles au moyen de deux organes oscillants 8 qui peuvent osciller autour des axes 9 paral0 lèles aux arbres 6: Chacun de ces organes osoillants est formé par deux secteurs de roues dentées 10 et 11 parmi les- quels les premiers secteurs (10) engrènent avec les roues dentées 7 et les seconds secteurs dentés mentionnés (11) sont en prise l'un avec l'autre.'La disposition est telle que la longueur périphérique du cercle primitif des roues dentées 5 et 7 correspond à la course des masses libres
1;2 ou 1,3 et que par conséquent la longueur active des sec- teurs dentés 10 est approximativement égale à la longueur de la course des masses libres.
Les rayons rl et r2 des secteurs dentés 10 et 11 sont égaux dans le cas présent, de sorte qu'également la longueur active des secteurs men- tionnés en dernier lieu (11) est à peu près égale à la lon- gueur de la course des masses libres. Dans cette disposition, le diamètre de chaque organe oscillant 8 devient suffisamment grand pour que les secteurs dentés 10 et 11. exigent seulement une partie de la périphérie complète du cercle qui est bear- coup plus petite que 180 Les organes oscillants 8 n'ont donc pas la forme de roues pourvues d'une denture le long de toute la périphérie, mais ils sont au contraire délimités de telle manière aux endroits qui ne nécessitent pas de den- ture que moyennant conservation de la solidité nécessaire, ils présentent un moment d'inertie aussi petit que possible.
Les rayons r1 et r2 pourraient également avoir des grandeurs différentes. Si par exemple le rayon r2 du secteur denté 11 est diminué, le rayon r1 du secteur 10 doit être agrandi. Cette
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différence des rayons a pour conséquence que la vitesse de la couronne dentée du secteur 11 diminue et qu'en concor- dance la force nécessaire pour son accélération devient plus. petite. Il se produit d'autre ;part alors un agrandis- sement des pressions des dents qui doivent être transmises d'un des secteurs 11 à l'autres lorsque les forces exté- rieures agissant sur les masses libres ont des grandeurs inégales. Les roues dentées 5 et 7 peuvent avoir dans cer- taines limites des diamètres différents de cercle primitif.
Une diminution de la roue dentée 7 produit alors un abais- sement des forces d'accélération, mais de nouveau un agran- dissement des pressions de dent provenant d'une inégalité des forces extérieures agissant sur les :nasses libres, entre cette roue 7 et le secteur 10. On a par conséquent la possi- bilité de tenir compte des effets de force auxquels il faut s'attendre en fonctionnement, par le choix approprié des rayons des secteurs 10 et 11 ou des roues dentées 5 et 7, de telle manière qu'on obtient une sollicitation d'enscmble aussi petite que possible du mécanisme.
La denture des roues dentées 7 et des secteurs dentés 10 en prise avec celles-ci n'a pas partout la même largeur et est plus large qu'ailleurs aux endroits qui vien- nent en prise aussi longtemps que les forces d'accélération sont particulièrement élevées, c'est à dire pendant que les masses libres se trouvent dans le voisinage del eurs posi- tions extrêres de course. Les dents des parties extérieures de la denture 10 des organes oscillants 8 présentent par con- séquent une largeur a relativement grande et au contraire les dents de la partie médiane une largeur plus petite b.
La fig. 5 montre la denture de ce secteur 10 en développement. Pour la roue dentée 7 dont la longueur pé- riphérique est à peu près égale à la longueur de course, les deux parties de denture venant en prise avec le secteur 10 dans le voisinage des positions extrêmes de la course et pré-
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sentant la plus grande 1&rgeur se raccordent l'uneà l'au- tre dans le sens de la périphérie, de sorte que chacune de ces roues dentées 7 consiste en une partie plus large, à dents de la longueur a ,, et en une partie plus étroite à dents de la longueur b. La fig.4 montre le développement de ces roues 7--.
Les secteurs 11, engrenant l'un avec l'autre, des organes oscillants 8 ne doivent transmettre aucune force d'ac- célération; des forces se présentent dans ces dentures seule- ment lorsque les forces opposées l'une à l'autre agissant sur les masses libres ne sont pas oomplètement égales. Ces dentu- res présentent par conséquent partout la même largeur .2 re- 1 at ivement m inime.
La fig.6 montre le développement de la denture des secteursll.
La disposition suivant les fig.7 et 8 diffère de celle des fig.l et 2 par le fait que les roues 7 accouplées rigidement aux roues 5 disparaissent et que les organes oscil- lants 8a à intercaler entre les roues 5 ont une forme telle que leurs secteurs 10 à .actionner par les masses libres vien- nent en prise directement avec les roues 5. En outre, les sec- teurs 10 et 11 ne sont plus diamétralement opposés comme dans l'exemple précédent, mais les deux secteurs se trouvent sen- siblement du même coté d'un diamètre. Cette disposition a l'avantage que le nombre des dentures à prévoir est plus pe- tit que dans l'exemple précédent, par suite de la disparition des rouesdentées 7.
Comme le centre de gravité des organes oscillants 8a ne coïncide plus avec l'axe d'oscillation par suite de la position latérale des organes par rapport à leur axe d'oscillation 9, de sorte qu'il se produit lors du m ouve- ment de va-et-vient des forces d'inertie résultantes dirigées verticalement , on a relié rigidement aux organes d'oscilla- tion des contrepoids 12 qui ont pour effet que le centre de gravité de l'ensemble tombe dans l'axe d'oscillation et que par conséquent les forces d'inertie résultantes mentionnées dis-
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paraissent;. Dans cet exemple également, lerayons r1 et r2 des secteurs de roues dentées peuvent être différents.
La position des axes d'oscillation 9 doit se choisir de telle façon que les organes oscillants 8a qui oscillent dans un plan contenant l'axe longitudinal de la machine restent, lors de leur mouvement d'oscillant, toujours une distan- ce telle des masses libres que ces dernières et les cylin- dres les enveloppant ne gênent pas le mouvement d'oscilla- tion des organes oscillants.
L'exemple des fig.9 et 10 est encore simplifie pour, ce qui concerne le nombre des pièces en mouvement par rapport à l'exemple des fig.7 et 8, par le faitque les roues dentées 5 disparaissent également, ce résultat étant obtenu par le fait que les secteurs 10, à actionner par les masses libres, des organes oscillants 8b viennent en prise directement avec les crémaillères 4.
Cette constitution don- ne, il est vrai, vu que la distance des axes d'oscillation 9 des organes oscillants 8b doit maintenant être aussi gran- de que la distance des axes des roues dentées 5 des exemples précédents, un encombrement relativement plus Grand pour le placement des organes oscillants 8a. Malgré cela, comme les masses en mouvement sont devenues plus petites par suite de la disparition des roues dentées 5 ou 5 et 7, les rapports des forces sont dans l'ensemble plus favorables que dans les exemples précédents.
En outre, en dehors des masses libres, il n'y a plus que deuxp ièces mobiles, savoir les deux orga- nes oscillants 8b; ceci est important également dans ce sens que le nombre des engrènements est diminué en conséquence et que la minime perturbation possible par l'espace mort inévi- table des dentures et troublant la marche en sens inverse des masses libres deviens d'autant plus petite. On obtient en ou- tre aussi une diminution correspondante du travail de frotte- ment .
Dans l'exemple des fig. 11 et 12, les dentures 4 prévues sur, les deux masses libres 1,2 et 1,3 sont situées sur des côtés différents de l'axe longitudinal de la machina
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Dans ces dentures viennent en prise, comme dans 2)'exemple des fig. 1 et 2, des roues dentées 5 dont chacune est accouplée rigidement par l'intermédiaire d'un arbre 6 à une seconde roue dentée 7 de même grandeur, située sur le côté de l'axe longi- tudinal de la machine. Pour la liaison des roues dentées 7, on a prévu un seul organe oscillant 8c qui peut osciller autour d'un axe 9 situé dans le plan transversal médian de la machi- ne et présente deux secteurs dentés 10 diamétralement opposés l'un à l'autre, qui viennent en prise avec les roues dentées 7.
Cette disposition a, par rapport à celle des fig. 1 et 2, l'a- vantage que le nombre des pièces en mouvement est diminué, car il n'y a plus qu'un seul organe oscillant et qu'en outre par suite de la disparition des sections dentées 11, le nombre des dentures est également devenu plus petit.
R e v e n d i c a t 1 o n s.