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Machine à piston à gaz chaud.
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Dans les moteurs à combustion interne, il est connu de grouper les cylindres autour du vilebrequin de manière que leurs axes forment une étoile. Cette disposition est courante dans les moteurs d'avions; en général, pour les moteurs à combus- tion interne, elle ne suscite pas de difficultés particulières en ce qui concerne le mécanisme de commande. En effet, chaque cylindre ne comporte qu'un seul piston qui est accouplé à la ma- nivelle du vilebrequin, par l'intermédiaire d'une bielle.
Par contre, la réalisation d'un moteur en étoileà l' aide d'un certain nombre de moteurs à gaz chaud - à un seul cycle offre des difficultés. En effet, les moteurs à gaz chaud usuels à un seul cycle, les moteurs à air chaud par exemple, comportent deux pistons qui se déplacent avec un certain décalage. Il est d'usage de disposer sur le vilebrequin d'un tel.moteur une seule manivelle'et d'accoupler celle-ci directement, à l'aide d'une
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bielle, à l'un des pistons et d'y accoupler l'autre par l'inter- médiaire d'un jeu de bielles. Ce jeu de biellesassure le déca- lage requis entre les mouvements des pistons.
Bien que ces jeux de bielles ne suscitent guère de difficultés pour les moteurs à gaz chaud à un seul cycle, dans les moteurs à plusieurs cycles - groupés en étoiles- ces jeux de bielles entraînent de sérieuses complications.
La présente invention permet d'obvier à ces inconvé- nients.
Dans les machines à piston à gaz chaud conformes à l'in- vention comportant plusieurs cycles décrits dans un certain nom- bre de cylindres groupés en étoile autour du vilebrequin commun, les pistons de la chambre chaude et ceux de la chambre froide sont accouplés directement à une manivelle montée sur le vile- brequin.
Cet agencement obvie à. l'invonvénient mentionné dans le préambule, car chaque bielle des pistons des diverses chambres chaudes et froides est accouplée directement à une manivelle du vilebrequin, par l'intermédiaire d'une bielle. Les manivelles peuvent être remplacées, de la manière usuelle en construction de machines, par des excentriques.
C'est ainsi que, pour cons- tituer un moteur à. gaz chaud en étoile à. 1-laide d'une combinaison d'un certain nombre de moteurs à gaz chaud usuels à un seul cycle, on dispose ces derniers de manière que les axes se trouvent en étoile autour du vilebrequin commun, on monte sur le vilebrequin deux excentriques décalés de l'angle requis et on accouple, par l'intermédiaire de bielles, à l'un des excentriques tous les balayeurs et à l'autre, tous les pistons proprement dits. L'un de ces excentriques, par exemple celui qui est accouplé aux pis- tons, peut être constitué, pour des raisons d'ordre constructif, par deux disques excentriques disposés de part et d'autre de l'
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excentrique des balayeurs et chacun de ces disques est accouplé à tous les pistons, à l'aide des bielles.
Suivant une forme d'exécution avantageuse de l'invention, pour réduire au minimum les dimensions radiales du moteur, il est bon de faire en sorte que, dans la machine, chacun des cycles se décrive dans deux cylindres et que dans chaque cylindre ne se dé- place qu'un seul piston. Cet agencement simplifie le mécanisme . de commande du moteur.
Les deux cylindres participant; au même cycle, peuvent être disposés de plusieurs manières. Dans l'une des formes d' exécution de la présente invention, les axes des deux cylindres participant au même cycle, forment un angle d'environ 90 . Les pistons de ces cylindres sont accouplés à,une même manivelle du vilebrequin. Cet'agencement permet d'utiliser des pistons à sim- ple effet, chaque piston influençant soit le volume d'une chambre chaude d'un cycle, soit le volume d'une chambre froide de ce cycle.
Dans une autre forme d'exécution d'une machine à piston à gaz chaud conforme l'invention, le piston de chaque cylindre influ- ence par l'une de ses faces la chambre froide d'un cycle, et par l'autre, la chambre chaude d'un autre cycle. Les pistons. sont donc alors à double effet.
L'idée de base de la présente invention permet, en outre, d'obtenir un moteur très compact en groupant les axes des cylin- dres suivant deux étoiles. écartées dans la direction du vilebre- quin, de préférence, le tout de manière que le fluide dans les cy- lindres de l'une des étoiles se trouve à une température plus éle- vée que celle du fluide dans les cylindres de l'autre étoile. -.Ce groupement des cylindres"chauds" en une étoile et des cylindres "froids" en une autre étoile permet d'obtenir une forme de cons- truction très efficace des réchauffeurs et des réfrigérants appar- tenant ,aux divers cycles.
Dans la dernière forme d'exécution mentionnée, lorsque
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la machine est destinée à. un mobile ou un avion, il est bon de la monter de manière que, dans le sens du déplacement du mobile ou de l'avion, l'étoile constituée par les cylindres "froids" soit disposée devant l'étoile constituée par les cylindres "chauds".
La description du dessin annexé, donné à. titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 montre schématiquement une forme d'exécution du moteur à gaz chaud conforme à l'invention. Le vilebrequin commun 30 porte une seule manivelle 31. Autour du vilebrequin 30 sont groupés quatre cylindres 32, 33, 34 et 35; leurs axes forment une étoile dont le centre coïncide avec celui du vilebrequin 30.
Dans chacun des cylindres se déplace un piston; ces pistons sont indiqués par 36, 37, 58 et 39 et sont accouplés, chacun par l'intermédiaire d'une bielle (40, 41, 42 et 43), à la manivelle 31.
Comme les axes des cylindres sont perpendiculaires entre eux, les mouvements des pistons dans ces cylindres sont décalés de 90 .
Dans la forme d'exécution esquissée, on tire parti de ce fait en faisant communiquer les cylindres 32 et 33, à leur extrémité écar- tée du vilebrequin 30, par une conduite 44, et de manière analogue, les cylindres 34 et 35 par une conduite 45. Si le moteur tourne dans le sens de la flèche I, le mouvement du piston 37 est décalé en avant par rapport à celui du piston 36 et le mouvement du pis- ton 59 est décalé en avant par rapport à celui du piston 38. De ce fait, le cylindre 35 peut faire office de chambre chaude et le cy- lindre 34 de chambre froide de l'un des cycles, tandis que le cy- lindre 33 peut faire office de chambre chaude et le cylindre 52 de chambre froide d'un autre cycle.
De la manière usuelle pour les moteurs à gaz chaud, il faut fournir de la chaleur aux cycles et en prélever de'ceux-ci: ceci se produit dans les réchauffeurs 46
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et 47,et dans les réfrigérants 48 et 49, représentés schémati- quement. Entre le réchauffeur 46 et le réfrigérant 48, la con- duite 44 comporte le récupérateur 51, tandis qu'entre le réchauf- feur 47 et le réfrigérant 49, la conduite 45 comporte le récupé- rateur 50.
Alors que dans la forme de construction montrée sur la fig, l, deux cycles thermodynamiques se décrivent dans quatre cylindres, dans celle montrée sur la fig. 2 les quatre cylindres servent à quatre cycles. Dans les cylindres indiqués par 60, 61, 62 et 63 se déplacent les pistons à double effet 64, 65, 66 et 67.
Chacun de ces pistons est accouplé, par l'intermédiaire d'une bielle (68, 69, 70 et 71) à la manivelle commune 72 du vilebre- quin 73. A leur extrémité inférieure, les pistons comportent des saillies cylindriques 74, 75, 76 et 77, qui sont guidées dans le fond des cylindres par les douilles 78,79, 80 et 81. On ob- tient ainsi, de part et d'autre des pistons, des enceintes fer- mées, dont chacune fait office de chambre chaude, ou de chambre froide de l'un des cycles qui se décrivent dans la machine. L' une des faces des pistons agit donc dans la chambre froide d'un cycle et l'autre, dans la chambre chaude d'un autre cycle.
Comme, dans cette forme d'exécution aussi,,les axes des cylindres grou- pés en étoile autour du vilebrequin commun 73, forment entre eux des angles de 90 , les mouvements de deux pistons dans des cylin- dres voisins, sont décalés de 90 , ,bien qu'ils soient accouplés à la même manivelle. C'est pourquoi l'enceinte adjacente à la face du piston écartée du vilebrequin dans l'un des cylindres peut com- muniquer avec l'enceinte adjacente à la face du piston tournée vers le vilebrequin dans le cylindre voisin, et ces deux enceintes peu- vent constituer ensemble le volume dans lequel se décrit un cycle thermodynamique déterminé.
Ceci s'explique facilement à 1'aidé du dessina l'enceinte 60a communique, par la conduite 82, avec
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l'enceinte 61b, l'enceinte 61a, par la conduite 83, a.vec l'en- ceinte 62b, l'enceinte 62a, par la conduite 84, a.vec l'enceinte
63b et l'enceinte 63a, par la conduite 85, avec l'enceinte 60b.
Dans ce cas, le sens de rotation du moteur est celui indiqué par la flèche II. Dans les conduites se trouvent les réchauffeurs
86, 87, 88 et 89, les récupérateurs 90,91, 92 et 93 et les réfrigérants 94, 95, 96 et 97.
Il va de soi que tant la forme d'exécution montrée sur les figures décrites 1 et 2, que celle montrée sur les figures à décrire 3, 4 et 5, permettent de grouper autour du vilebrequin un nombre de cylindres plus grand que celui indiqué sur le dessin; en général, ce sera toujours le cas en pratique.
Dans la forme d'exécution montrée sur les figs. 3, 4 et 5, deux séries de cylindres sont groupées en étoile sur le vile- brequin 101 et ce de manière que les axes des cylindres consti- tuent autour du vilebrequin deux étoiles écartées dans la direc- tion du vilebrequin. Cette disposition est visible sur la fig.3; le plan, dans lequel se trouvent les axes de 1'une des séries de cylindres est indiqué par IV-IV et celui dans lequel se trouvent les axes de l'autre série de cylindres par V-V. La fig. 4 est une vue des cylindres dont les axes se trouvent dans le plan IV-IV, tandis que la fig. 5 est une vue des cylindres dont les axes se trouvent dans le plan V-V.
Le vilebrequin 101, dont les paliers sont indiqués schématiquement par 102 et 103, porte deux manivelles 104 et 105.
Celles-ci forment un angle de 90 . L'une des étoiles est consti- tuée par les cylindres 106, 107, 108 et 109, et l'autre par les cylindres 110, 111, 112 et 113. Dans ces cylindres se déplacent au total huit pistons, à savoir 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120 et 121. Dans cette forme d'exécution, chacun des cylindres de 'une des étoiles constitue avec l'un des cylindres de l'autre
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étoile une enceinte, dans laquelle se décrit un cycle. Au total, quatre cycles se décrivent donc dans la machine.
A cet effet, les cylindres de l'une des étoiles communiquent avec les cylindres de l'autre étoile par des conduites 122, 123, 124 et 125, dans les-3 quelles on a disposé les réchauffeurs 126, 127, 128 et 129, les ré- frigérants 130, 131, 132 et 133, et les récupérateurs 134, 135, 136 ainsi que le récupérateur monté dans la conduite 125 et non repré- senté sur le dessin. - Le moteur tourne dans le sens des flèches V.
La figure montre que, par suite de la disposition-relative des ma- nivelles 104 et 105, chacune des enceintes des cylindres de la fig. 4, constitue une chambre chaude et chacune des enceintes des cylindres de la fig. 5, une chambre froide de l'un des cycles.
En particulier,, lorsque le nombre de cylindres groupés autour du vilebrequin commun est' plus grand que celui montré sur le dessin, cette forme d'exécution offre la possibilité de combi- ner efficacement les réchauffeurs et les réfrigérants.
Lorsque le moteur montré sur les figs. 3, 4 et 5 équipe un mobile ou un avion, il est recommandable de monter le moteur de manière que, dans le sens de l'avancement, le côté froid du moteur (les cylindres de la fig.-5) se trouve'devant les cylindres chauds du moteur. Ceci permet en effet d'assurer le refroidisse- ment des cylindres froids par l'air qui est mis en mouvement par le déplacement du mobile ou de l'avion et qui lèche les réfrigé- rants. Cette disposition permet de supprimer le refroidissement par liquide des cylindres.
Comme il a été mentionné-, la machine à piston à gaz chaud conforme à l'invention'peut être un moteur à gaz chaud ou à air chaud, ou, lorsque pour certaines raisons, une telle disposition serait requise, une machine frigorifique fonctionnant suivant le principe inverse de celui d'un moteur à air chaud.