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Machine à piston à gaz chaud à plusieurs cycles.
Certaines machines à piston à gaz chaud à plusieurs cylcles, par exemple les moteurs à gaz chaud ou les machines frigorifiques, fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud, sont réalisées de manière que le volume de chaque cycle ne soit influencé que par deux faces de pistons différents, l'une de ces faces modifiant le volume de'la chambre chaude d'un cycle déterminé et l'autre, le volume de la chambre froide du même cycle, les pistons balayant des cylindres différents.
Ceci implique donc par exemple que dans une machine à quatre cylindres, le nombre total de cycles décrits est de quatre, les chambres chaudes de ces cycles se trouvent, par exemple, au-dessus des pistons dans les cylindres, tandis que les chambres froides se trouvent dans Vautres cylindres, au-dessous des pistons. Les enceintes situées au-dessus de ces derniers
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pistons constituent alors des chambres chaudes; cependant, la chambre chaude- située au-dessus d'un piston déterminé ne fait pas partie du même cycle que la chambre froide formée au-dessous de ce piston. Les autres éléments essentiels d'un cyele, le réchauffeur,le récupérateur et le réfrigérant peuvent alors être montés dans les canaux de communication entre la chambre chaude et la chambre froide.
Dans un montage particulièrement favorable conrzu, les axes des cylindres se trouvent sur un cercle et les pistons agissent, par l'inter- médiaire d'accouplements appropriés, sur un mécanisme de com- mande à disque de nutation. Entre autres avantages, cet agence- ment permet de faire communiquer les diverses chambres par de courts canaux de même longueur. De ce fait, les volumes moyens des chambres dans lesquelles se déroulent tous les cycles. sont égaux et les espaces nuisibles sont réduits au minimum.
Dans la forme d'exécution précitée d'une machine à piston à gaz chaud comportant un mécanisme de commande à disque de nutation, le décalage requis entre les variations des volumes déterminées par les deux faces de piston conju- guées, s'obtient automatiquement. Ce décalage est déterminé par l'expression 180 - 360 /n, n étant le nombre de cy- lindres., pour autant que les axes des cylindres soient uni- formément répartis sur le cercle et que les pistons de deux cylindres voisins soient conjugués.
Dans des machines comportant plus de 4 cylindres, il peut cependant arriver que le décalage ainsi obtenu ne soit pas compatible avec la construction de la machine. Sui- vant l'invention,une machine à piston à gaz chaud à plusieurs cycles et dont les faces de piston qui influencent, avec un certain décalage, le volume des enceintes dans lesquelles se dé- crit un cycle,, sont accouplées à un disque de nutation, le volume de chaque cycle n'étant influencé que par deux faces
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de pistons différents dont l'une règle le volume de la chambre chaude d'un cycle dét'erminé et l'autre le volume de la chambre froide du même cycle,
est réalisée de manière que le nombre des cycles dépasse quatre et que les deux pistons dont les faces influencent le même cycle, balaient des cylindres dis- posés de manière que les plans passant par les axes respectifs de ces cylindres forment, avec le plan passant par l'axe de l'arbre entrainé par le disque de nutation, un angle plus grand que celui que forment les plans passant par les axes respectifs de deux cylindres voisins et l'axe de l'arbre entraîné par le disque de nutation. Dans ce cas, la face du piston dans un cylindre n'est donc pas conjuguée avec une face de piston dans un cylindre voisin, mais avec une face de piston dans un cylindre écarté du premier.
Le décalage peut cependant se calculer aussi à l'aide de la formule précitée, dans laquelle n est alors non pas le nombre des cylindres utilisés, mais une fraction dont le numérateur est le nombre de cylindres et le dénomina- teur de nombre de places séparant les deux cylindres conjùgués sur le cercle. C'est ainsi que dans le cas de 7 cylindres, uniformément répartis sur un cercle, le cylindre 1 étant con- -jugué avec le cylindre 3, le décalage obtenu est de :
360
180 - --- = + 77
7/2 -
Pour 10 cylindres, le cylindre 1 étant conjugué avec le cylindre 4, le décalage est de 180 - 360 - 72 .
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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 tand du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 montre la forme d'exécution connue d'un moteur à gaz chaud dit à doubla effet à quatre cylindres, équipé d'un disque de nutation. Le cylindre 1 est balayé par @ --
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le piston 14. L'espace 10 situé au-dessus du piston et ap-
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pelé "chambre chaude '9 COTI'Ll11111.ique, par l'intermédiaire d'un iéchauffleyr, d'un récupérateur et d'un réfrigérant, représentés sch4matiquement,, avec la chambre froide 19 qui se trouve au-dessous du piston 15 dans le cylindre 2. La chambre chaude 11 au-dessus du piston 15 du cylindre 2 cor.1.i'l1ooiqU8, son toiir, par l'int'Bltl1tdiaire d'un réchauffeur, d'un récupérateur et d'un réfrigérante avec la chambre froide 20, située au-dessous du
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piston 16 dans le cylindre 3.
De la même manière, la chambre chaude 12,située eû-dess-Lis du piston 16 dans le cylindre 3. communique;, par l'intermédiaire d'un réchauffeur, d'un récu- pérateur et d'un réfrigérant, avec la chambre froide 21 sous le piston 17 du cylindre 4, dont la chambre chaude communique enfin, par l'intermédiaire d'un réchauffeur, d'un récupérateur et d'un réfrigérant, avec la chambre froide 18 du cylindre 1.
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Par l'Intermédiaire d'accouplements appropriés, les quatre pistons agissent sur le disque de nutation 26 et provoquant ainsi la rotation de l'arbre 27.
Dans ce cas, le piston 14 du cylindre 1 est donc conjugué avec le piston 15 du cylindre 2, Le piston 15 avec le piston 16 du cylindre 3, le piston 16 avec le piston 17 dy cylindre 4 et enfin le piston 17 avec le piston 14 du cylindre 1; comme les quatre cylindres sont répartis uniformé- ment sur une circonférence, le décalage entre les volumes, déterminé par deux faces de piston, est égal à 4=
360 -90
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1F0 ¯ ri ¯¯ = 90 .
La fig. 2 montre schématiquement les communications entre les cylindres d'un moteur à 6 cylindres conforme à l'in vention. Dans de cas, le cylindre 1 ne communique pas avec
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1,2 cylindre 2, mais av-ec le cylindre 3; celui-ci avec le ey- lindre 5 et ce dernier, avec le cylindre 1. Le cylindre 2 comA -
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munique avec le cylindre 4, celui-ci avec le cylindre 6 et ce dernier, avec le cylindre 2. Si le cylindre 1 communiquait @ avec le cylindre 2 et ainsi de suite, le décalage entre les volumes déterminé par deux faces de piston conjuguées. serait de 120 ; dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 2, qui est donc conforme à 1*invention, cet angle est de 60 .
Les figs. 3a et b représentent schématiquement un mo- teur à 7 cylindres, dont les cylindres sont reliés entre eux conformément à l'invention; sur la fig. 3a, le cylindre 1 communique avec le cylindre 3, et ainsi de suite; sur la fig. 3b, le cylindre 1 communique avec le cylindre 4, celui-ci avec le cylindre 7, et ainsi de suite. Dans ce cas, on passe donc deux cylindres.
Si.1 on reliait les cylindres de la manière connue, c'est-à- dire le cylindre 1 avec le cylindre 2, etc, le décalage serait de ! 1290; dans le montage représenté sur la fig. 3a, cet angle est de 77 et dans celui de la fig. 3b, de 26 . Le choix de l'angle désiré dépend de plusieurs facteurs.
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Multi-cycle hot gas piston machine.
Some hot gas piston machines with several cycles, for example hot gas engines or refrigeration machines, operating on the reverse principle to that of the hot gas engine, are made in such a way that the volume of each cycle is influenced only by two faces of different pistons, one of these faces modifying the volume of the hot chamber of a determined cycle and the other, the volume of the cold chamber of the same cycle, the pistons sweeping different cylinders.
This therefore implies for example that in a machine with four cylinders, the total number of cycles described is four, the hot chambers of these cycles are located, for example, above the pistons in the cylinders, while the cold chambers are found in the other cylinders, below the pistons. The speakers located above them
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pistons then constitute hot chambers; however, the hot chamber - located above a particular piston is not part of the same cycle as the cold chamber formed below that piston. The other essential elements of a cyele, the heater, the recuperator and the refrigerant can then be mounted in the communication channels between the hot room and the cold room.
In a particularly favorable arrangement conrzu, the axes of the cylinders lie on a circle and the pistons act, via suitable couplings, on a nutation disc control mechanism. Among other advantages, this arrangement enables the various chambers to communicate via short channels of the same length. As a result, the average volumes of the rooms in which all the cycles take place. are equal and harmful spaces are reduced to a minimum.
In the aforementioned embodiment of a hot gas piston machine comprising a nutating disc control mechanism, the required offset between the variations in the volumes determined by the two combined piston faces is obtained automatically. This offset is determined by the expression 180 - 360 / n, n being the number of cylinders, provided that the axes of the cylinders are evenly distributed over the circle and the pistons of two neighboring cylinders are conjugated.
In machines comprising more than 4 cylinders, it may however happen that the offset thus obtained is not compatible with the construction of the machine. According to the invention, a hot gas piston machine with several cycles and whose piston faces which influence, with a certain offset, the volume of the enclosures in which a cycle is described, are coupled to a disc nutation, the volume of each cycle being influenced by only two faces
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different pistons, one of which regulates the volume of the hot chamber of a given cycle and the other the volume of the cold chamber of the same cycle,
is carried out so that the number of cycles exceeds four and that the two pistons, whose faces influence the same cycle, sweep cylinders arranged in such a way that the planes passing through the respective axes of these cylinders form, with the plane passing through the axis of the shaft driven by the nutation disc, an angle greater than that formed by the planes passing through the respective axes of two neighboring cylinders and the axis of the shaft driven by the nutation disc. In this case, the face of the piston in a cylinder is therefore not combined with a face of the piston in a neighboring cylinder, but with a face of the piston in a cylinder spaced from the first.
However, the shift can also be calculated using the above formula, in which n is then not the number of cylinders used, but a fraction whose numerator is the number of cylinders and the denominator of the number of places separating the two cylinders combined on the circle. Thus, in the case of 7 cylinders, uniformly distributed over a circle, cylinder 1 being combined with cylinder 3, the offset obtained is:
360
180 - --- = + 77
7/2 -
For 10 cylinders, cylinder 1 being conjugated with cylinder 4, the offset is 180 - 360 - 72.
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The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
Fig. 1 shows the known embodiment of a so-called double-effect four-cylinder hot gas engine, equipped with a nutation disc. Cylinder 1 is scanned by @ -
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piston 14. The space 10 located above the piston and
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peeled "hot chamber '9 COTI'Ll11111.ique, by means of a heater, a recuperator and a refrigerant, shown sch4matically, with the cold chamber 19 which is located below the piston 15 in the cylinder 2. The hot chamber 11 above the piston 15 of the cylinder 2 cor.1.i'l1ooiqU8, its thoir, by the int'Bltl1tdiaire of a heater, a recuperator and a condenser with the cold room 20, located below the
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piston 16 in cylinder 3.
Likewise, the hot chamber 12, situated on the underside of the piston 16 in the cylinder 3, communicates through a heater, a recuperator and a cooler, with the cold room 21 under the piston 17 of cylinder 4, the hot chamber of which communicates finally, via a heater, a recuperator and a refrigerant, with the cold room 18 of cylinder 1.
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Through suitable couplings, the four pistons act on the nutation disc 26 and thus causing the rotation of the shaft 27.
In this case, piston 14 of cylinder 1 is therefore combined with piston 15 of cylinder 2, piston 15 with piston 16 of cylinder 3, piston 16 with piston 17 of cylinder 4 and finally piston 17 with piston 14 of cylinder 1; as the four cylinders are distributed evenly over a circumference, the offset between the volumes, determined by two piston faces, is equal to 4 =
360 -90
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1F0 ¯ ri ¯¯ = 90.
Fig. 2 schematically shows the communications between the cylinders of a 6-cylinder engine according to the invention. In this case, cylinder 1 does not communicate with
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1,2 cylinder 2, but with cylinder 3; this one with the eyeliner 5 and the latter with the cylinder 1. The cylinder 2 comA -
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Communicates with cylinder 4, the latter with cylinder 6 and the latter with cylinder 2. If cylinder 1 communicated with cylinder 2 and so on, the offset between the volumes determined by two conjugate piston faces. would be 120; in the embodiment shown in FIG. 2, which is therefore in accordance with the invention, this angle is 60.
Figs. 3a and b schematically represent a 7-cylinder engine, the cylinders of which are interconnected in accordance with the invention; in fig. 3a, cylinder 1 communicates with cylinder 3, and so on; in fig. 3b, cylinder 1 communicates with cylinder 4, the latter with cylinder 7, and so on. In this case, we therefore pass two cylinders.
If.1 the cylinders were connected in the known manner, i.e. cylinder 1 with cylinder 2, etc., the offset would be! 1290; in the assembly shown in fig. 3a, this angle is 77 and in that of FIG. 3b, from 26. The choice of the desired angle depends on several factors.