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Groupe constitue par une machine à gaz chaud et une Tachine à piston.
L'invention' concerne un groupe constitua par une ma- chine à piston à gaz chaud et par une machine à piston entreî- nant la machine à gaz chaud ou entraînée par celle-ci. Par machine à piston à gaz chaud, il y a lieu d'entendre ici un moteur à gaz chaud ou une machine frigorifique fonctionnant suivant le prin- cipe inverse de celui du moteur à gaz chaud.
L'invention permet de combiner la machine à gaz chaud et la machine à piston entraînée ou motrice de manière à consti- tuer un groupe très compact, léger et simple. En outre, ce groupe peut être réalisé d'une manière telle que les forces vives et les moments des parties mobiles se compensent pratique- ment.
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En outre, le rendement mécanique d'un groupe réalisé conformément à l'invention, est plus élevé que celui des groupes connus.
Enfin, dans un groupe réalisé conformément à l'invention, on peut admettre pour le gaz des pressions plus élevées que dans les groupes connus, ce qui exerce aussi un heureux effet sur le rendement, les dimensions et le poids du groupe.
Les groupes réalisés conformément à l'invention présen- tent la particularité que la course des pistons de la machine à piston à gaz chaud ainsi que le décalage entre ces pistons sont maintenus constants par un mécanisme exclusivement constitué par des organes animés d'un mouvement de va et vient. Ces mécanis- mes, utilisés dans les moteurs à combustion ainsi oue dans les machines à vapeur, sont connus.
Commecependpnt les moteurs à combustion ou les machines à vapeur comportent certaines sou- papes ou certains tiroirs oui doivent être commandés à des mo- ments précis et que le mouvement de ces organes peut se déduire beaucoup plusfacilement d'un arbre animé d'un mouve-ment de rota- tion que d'organes animés d'un mouvement rectiligne alternatif, les mécanismes uniquement constitués par des organes animés d'un mouvement rectiligne alternatif, donc sans arbre de rotât]on, ne conviennent pas particulièrement pour des groupes dont la machi- ne motrice est un moteur à combustion ou une machine à valeur.
Il n'en est pas de même pour les groupes conformes à l'invention, car ni les moteurs à gaz chpud, ni la plupart des machines entraînées, par exemple des compresseurs ou des pompes, ne comportent des soupapes ou des tiroirs à commande mécanique.
Au contraire, les moteurs à gaz chaud, ainsi que les machines frigo- rifioues fonctionnant suivent le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud nécessitent uniquement des mouvements de pis- ton judicieusement décalés entre deux pistons agissant dans une enceinte.-
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Comme, pour des raisons d'ordre cinématique, les mécanis- mes utilises dans les groupes conformes à l'invention doivent toujours être construits de manière ou'un décalage de 90 sub- siste entre les déplacements de deux pistons, ces mécanismes conviennent particulièrement bien pour synchroniser les mouve- ments de pistons des dernières machines mentionnées.
Dans une forme d'exécution avantageuse de l'invention, le groupe présente la particularité que le décalage entre les mouvements de deux pistons appartenant à un même cycle d'un mo- teur à gaz chaud, s'obtient en rendant ces mouvements de pistons solidaires à l'aide d'un ou de plusieurs organes qui se déplacent d'un mouvement alternatif rectiligne perpendiculairement aux mouvements de ces pistons et à une fréquence double des mouve- ments de va-et-vient de ces pistons.
On peut obtenir ainsi une construction très simple lors- que les pistons du moteur à gaz chaud et les pistons de la ma- chine entraînée sont accouplés à l'aide de manivelles.
En outre, il peut être avantageux que les pistons mo- teurs du moteur à gaz chaud se déplacent en opposition avec les pistons de la machine entraînée. Dans une forme d'exécution avan- tageuse du groupe conforme à l'invention, le guidage rectiligne des tiges de piston s'effectue à l'aide de guides droits, qui se déplacent à une fréquence double perpendiculairement aux tiges du piston, et par des leviers qui articulent ces organes aux tiges de piston, disposition dans laquelle le milieu de chaque levier est forcé de décrire une trajectoire circulaire par des manivelles articulées en ce milieu.
Ceci permet d'obtenir une construction très simple lorsque le groupe considéré comporte un moteur à gaz chaud à 4 cylindres et que la machine à entraîner est aussi à 4 cylin- dres; dans ce cas, les quatre tiges de piston dont chacune relie un piston du moteur à un piston de la machine à entraîner, peuvent @
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couper un plan perpendiculaire à ces tiges de piston, eux sommets d'un carré, d'un rectangle ou d'un parallélogramme;
dans ce groupe, un décalage déterminé est obtenu entre les deux tiges de pistons d'une paire et les quatre tiges sont groupées en deux paires à l'aide d'un organe, perpendiculaire à ces tiges de piston, animé d'un mouvement alternatif rectiligne à fréquence double, articulé par rapport à ces -tiges de piston et de plus, chaque fois deux tiges de piston dont les mouvements sont décalés d'un montant double au premier décalage mentionné, sont relises à l'aide d'un organe d'accouplement.
Pour obtenir un ensemble très simple, il peut être important oue le mécanisme de commande se trouve entre les cylindres du moteur à gaz chaud et le cylindre de la machine entraînée.
L'invention' est particulièrement intéressante lorsque les tiges de piston du moteur à gaz chaud sont rendues soli- daires des tiges de piston correspondantes d'une machine frigo- rifique fonctionnant suivant le principe inverse de celui. du moteur à gaz chaud et entraînées par ce moteur à gaz chaud.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple 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 t'invention.
Les figs.l, 2 et 5 représentent schématiquement des groupes construits conformément à l'invention.
La fig.l montre schématiquement un exemple d'un groupe constitué par un moteur à gaz chaud qui entraîne une machine à piston qui, dans le cas représenté sur le figure, est une ma- chine frigorifique.
Les pistons de la machine entraînée sont rendus soli- daires des pistons du moteur à gaz chaud.
La. fig.2 représente schématiquement un exemple d'un groupe constitué par un moteur à gaz chaud qui entraîne une
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machine à piston, qui, dans le cas reprisent? sur la figure, est un compresseur ou une pompe.
Dans cet exemple, les pistons de la machine entraînée sont accouplés aux pistons moteurs du moteur à gaz chaud, de manière à se déplacer en opposition par rapport à ces derniers.
La représente schématiquement un exemple d'un mo- teur à gaz chaud à 4 cylindres, qui entraîne un compresseur à 4 cylindres ou une machine frigorifique à 4 cylindres. La fig.3a est une coupe par les cylindres suivant le plan C-D de la fig.
3c, et une coupe par le mécanisme de commande suivant le plan A-B de la fig.3c. La fig.Sb est une coupe par les cylindres sui- vant le plan E-F de la fig.3c et une vue du mécanisme suivant la flèche G de la fig.3c. La fig.3c est une coupe horizontale par le mécanisme de commande, tandis que la fig.3b est une vue suivant la flèche H de la fig.3b.
Dans l'exemple considéré, les pistons de la machine entraînée, sont rendus solidaires des pistons du moteur à gaz chaud, à lapide de tiges de piston communes.
Outre les exemples mentionnés de groupes conformes à l'invention, on peut évidemment imaginer un grand nombre de va- riantes basées sur les principes de l'invention, par exemple, en combinant plusieurs groupes ou en prélevant le mouvement des pistons de la machine entraînée à d'autres organes du mécanisme de commande etc.
Le groupe représenté sur la fig.l fonctionne de la ma- nière suivante : le piston 1 dans le cylindre 2 du moteur à gez chaud est relié, par l'intermédiaire de la tige de piston 3, au piston 4 qui se déplace dans le cylindre 5 de la machine en- traînée, qui est ici une machine frigorifique fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud.
De même, le piston 6 du cylindre 2 est relié, à l'aide de la tige de piston 8, au piston 9 du cylindre 5. Les deux
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pistons 6 et 9 font office de balayeurs dans l'enceinte active du moteur à gaz chaud ou de le machine frigorifique. L'enceinte active du moteur à gaz che.ud est constituée par une partie chaude 10, une partie froide 11 et par le réchauffeur (W) 12, le récupé- rateur (R) 13 et le réfrigérant (K) 14, qui sont montas entre ces parties. L'enceinte active de la machine frigorifiaue est cons- tituée par la chambre froide 15 et la chambre chaude 16, ainsi que par le réfrigérant (K) 17, le récupérateur (R) 18, et l'absorbeur de chaleur (W) 19.
La tige de piston 13 est articulée, par l'intermédiaire des leviers 20 et 21 ainsi que des paliers 22 et 23, respective- ment 24 et 25, aux organes animés d'un mouvement alternatif rec- tiligne 26 et 27, organes qui sont disposés symétriquement pour éviter les efforts latéraux sur les tiges de piston.
Dans le cas représenté, les deux organes animés d'un mouvement de va-et-vient, sont constitués par deux balanciers.
Ces balanciers sont supportés en leur milieu dans les coussi- nets 28 et 29.
Le mouvement des paliers 23 et 25 de ces balanciers est pratiquement perpendiculaire aux tiges de piston.
On voit immédiatement que la fréquence des culbutes des balanciers 26 et 27 est égale au double de la fréquence du mou- vement alternatif rectiligne de la tige de piston.
De manière analogue, la tige de piston 8 est articulée à l'aide de leviers 30 et 51, et de paliers 32 et 33, respective- ment 34 et 35, avec l'autre côté des balanciers 26 et 27.
Lorsque la tige de piston 8 passe par le milieu de la course, les leviers 30 et 31 sont perpendiculaires à cette tige et limitent donc la déviation des balanciers 26 et 27 d'un coté, de ce fait, la course de la tige de piston 3 est limitée dans les deux sens.
La limitation de la course de la tige de piston 8 dans les deux sens est obtenue de manière analogue par le fait aue,au A
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milieu de la course de la tige de piston 3, les leviers 20 et 21 limitent la course des balanciers 26 et 27 dans l'autre sens.
De cette manière, les deux tiges de piston limitent donc la course l'un de l'autre et, en même temps, on entretient un décalage de 90 entre les déplacements des deux tiges de piston.
Pour équilibrer les forces vives provenant de l'équilibrage des parties mobiles, les leviers 20 et 21, respectivement 30 et 31 portent des contrepoids 36, 37, 38 et 39.
Le groupe représenté sur la fig.2, diffère de celui re- présenté sur la fig.l, uniquement par le fait qu'au lieu de deux contrepoids aux leviers 20 et 21, deux pistons 40, respectivement 41, de la machine entraînée, sont commandés en sens inverse, par le mouvement du piston 1 du moteur à gaz chaud.
Dans le cas représenté, la machine entraînée est un compresseur à double effet; comportant deux cylindres 42 et 43.
Sur cette figure, le cylindre 5 et les deux pistons 4 et 9 représentent un second cylindre d'un moteur, de sorte oue dans ce cas, le groupe comporte deux moteurs.
Le fonctionnement de ce groupe ne demande aucune expli- cation.
Dans certains cas, un tel groupe présentera des avant- ges comparativement au groupe représenté sur la fig.l, car les mouvements opposés des pistons permettent de supprimer certains contrepoids, et de réaliser la machine de manière très simple avec deux moteurs.
Dans le groupe représenté sur la fig.3, on utilise un mécanisme de commande qui comporte certains perfectionnements.
Les mécanismes de commande utilisés dans les groupes représentés sur les fig.l et 2, ainsi que les mécanismes men- tionnés dans les brevets cités au début de ce mémoire, sont à double effet, c'est-à-dire qu'ils sont constitués par des par- ties qui sont symétriques par rapport aux tiges de piston.
Cette disposition était nécessaire, car de cette manière, les
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forces de réaction latérale que les leviers exercent sur les tiges de piston, se compensent. Inutile de dire, qu'une double exécution du mécanisme de commande entraîne une complication in- désirable. Le mécanisme de commande du groupe, montra sur la fig.3, constitue un mécanisme de commande simple, qui maintient constante la course des pistons, et le décalage entre les dépl- cements de ces pistons.
Ce résultat est obtenu en assurant aux organes 50 et 51, qui se déplacent à une fréquence double perpendiculairement aux tiges de piston 1, 2, 3 et 4, un guidage rectiligne et en forçant le milieu de chacun des leviers 11,21, 31, 41, leviers qui assu- rent l'articulation des divers organes par rapport aux tiges de piston, à décrire une trajectoire circulaire. A cet effet, le milieu de chaque levier est articulé par rapport à une manivelle 12, 22, 32 et 42 dont le milieu se trouve sur l'axe des tiges de piston 1, 2, 3 et 4, et dont le rayon est égal à la moiti de la longueur du levier.
De cette manière, le guidage des tiges de piston est aussi rectiligne, de sorte que ces tiges ne sont plus soumises à des forces de réaction latérales, de sorte qu'il n'y a plus le moindre inconvénient à utiliser cette forme d'exécution simple du mécanisme de commande.
Une seconde différence entre ce groupe et ceux représen- tés sur les fig.l et 2 réside dans le fait que le groupe est constitué par quatre cylindres parallèles 13, 23, 33 et 43 du moteur à gaz chaud et par quatre cylindres coaxiaux par rapport aux premiers, 14,24, 34 et 44 de la machine entraînée.
Les cylindres sont disposés de manière que les tiges de piston numérotées 1, 2, 3 et 4 qui relient les pistons 15, 25, 35 et 45 des cylindres 13, 23, 33 et 43 du moteur à gaz chaud aux pistons 16,26, 36 et 46 des cylindres 14, 24, 34 et 44 de la machine entraînée, coupent un plan perpendiculaire aux tiges de piston aux sommets d'un carré. Eventuellement, les cylindres
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peuvent aussi être disposés de manière que l'intersection préci- tée affecte la forme d'un rectangle ou d'un parallélogramme.
Une telle disposition des cylindres d'un moteur à gaz chaud est connue.
Entre les mouvements des pistons 15 et 25, 25 et 35, 35 et 45, 45 et 15 existe un décalage de 90 tel que le piston 15 soit décalé en avant de 90 par rapport au piston 25, le piston 25 de 90 par rapport au piston 35, le piston 35 de 90 par rapport au piston 45 et le piston 45 de 90 par rapport au piston 15. De manière connue, la face inférieure de chaque piston peut agir sur une chambre froide (la partie inférieure de chaque cy- lindre, par exemple 13) qui communique, par l'intermédiaire d'un réfrigérant, par exemple 63, d'un récupérateur, par exemple 62, et d'un réchauffeur, par exemple 61, avec la partie supérieure chaude d'un cylindre, par exemple 23, de sorte que la face in- férieure d'un piston et la face-supérieure d'un piston suivant agissent toutes deux sur une même enceinte.
Lorsque la machine entraînée est une machine frigorifioue fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud, celle-ci peut être réalisée de la même manière. Le mécanisme de commande fonctionne alors de la manière suivante :
Lorsque la tige de piston 1 se trouve au milieu de sa course, le levier 11 est perpendiculaire à cette tige et limite donc la déviation vers la droite de l'organe 50.
De ce fait, la course de la tige de piston 2 qui est aussi reliée à cet organe, par l'intermédiaire du levier 21, est limitée dans les deux sens de la même manière oue celle obtenuedans les mécanismes de commande représentés sur les fig.l et 2. Lorsque la tige de piston 2 se trouve au milieu de sa cour- se, elle limite la déviation vers la gauche de l'organe 50 ce qui limite la course de la tige de piston 1 dans les deux sens.
Les tiges de piston 1 et 2 sont donc animées de mouvements de va- et-vient décalés de 90 et limitent la course l'une de l'autre.
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Le même fait se présente entre les tiges de piston 3 et 4. La condition que le mouvement des tiges de piston 2 et 3 respectivement 4 et 1 s'effectue aussi avec un décalage de 90 , peut aussi être formula d'une autre manière, à savoir que les tiges de piston 1 et 3 respectivement 4 et 1, doivent se depla- cer avec un décalage de 180 . Ce résultat s'obtient de la me- nière suivante :
La manivelle 12 qui agit au milieu du levier 11, et qui tourne dans les paliers 17, du châssis, est rendue solidaire de la manivelle 19. La manivelle 32 qui agit au milieu du levier 31 et qui peut tourner dans les paliers 37 du châssis, est rendue solidaire de la manivelle 39.
Comme les deux manivelles 19 et 39 sont relies entre elles par une bielle d'accouplement 53, les manivelles 12 et 32 doivent se déplacer en synchronisme. Il est facile de voir, que, de ce fait, les tiges de piston 1 et 3 sont forcées de se dépla- cer avec un décalage de 180 .
De la même manière, les manivelles 22 et 42 sont synchro- nisées à l'aide de la bielle d'accouplement qui relie entre elles les deux manivelles 29 et 49 qui constituent un ensemble avec les manivelles 22 et 42, de sorte que les tiges de piston 2 et 4 sont forcées de se déplacer en sens opposés, donc avec un décalage de 180 . Pour équilibrer le groupe, on a. prévu aux ma- nivelles 12, 22, 32 et 42 des contrepoids. En outre, les arbres de ces manivelles sont prolongés au-delà des paliers et portent d'autres contrepoids indiqués par 18, 28, 38 et 48.
Ces contrepoids qui sont animés d'un mouvement rectili- gne alternatif, opposé à celui des pistons, permettent d'équili- brer pratiquement le groupe.
Il y a lieu de noter encore, oue les organes 50 et 51 peuvent se réaliser de diverses manières.
Le guidage rectiligne de ces organes peut s'effectuer à l'aide de patins qui se déplacent le long des guides de la
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manière représentée sur le dessin, ou à l'aide de cylindres sectoraux qui roulent sur des trajectoires droites, ou bien d'une autre manière connue.
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Group made up of a hot gas machine and a piston tachine.
The invention relates to a group consisting of a hot gas piston machine and a piston machine between or driven by the hot gas machine. By hot gas piston machine is meant here a hot gas engine or a refrigerating machine operating on the reverse principle to that of the hot gas engine.
The invention makes it possible to combine the hot gas machine and the driven or driving piston machine so as to constitute a very compact, light and simple unit. Furthermore, this group can be realized in such a way that the live forces and the moments of the moving parts are practically compensated for.
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In addition, the mechanical efficiency of a group produced in accordance with the invention is higher than that of known groups.
Finally, in a group produced in accordance with the invention, it is possible to admit higher pressures for the gas than in the known groups, which also has a positive effect on the efficiency, dimensions and weight of the group.
The groups produced in accordance with the invention have the peculiarity that the stroke of the pistons of the hot gas piston machine as well as the offset between these pistons are kept constant by a mechanism consisting exclusively of members driven by a movement of comes and goes. These mechanisms, used in combustion engines as well as in steam engines, are known.
However, combustion engines or steam engines have certain valves or drawers that must be controlled at precise times and that the movement of these parts can be deduced much more easily from a shaft driven by a movement. of rotation than organs animated by a reciprocating rectilinear movement, the mechanisms only constituted by organs animated by a reciprocating rectilinear movement, therefore without a rotating shaft, are not particularly suitable for groups whose machi - a motor is a combustion engine or a value machine.
It is not the same for the groups according to the invention, because neither the chpud gas engines, nor most of the driven machines, for example compressors or pumps, do not include valves or spools with mechanical control. .
On the contrary, hot gas engines, as well as refrigerating machines operating follow the opposite principle to that of the hot gas engine, only require piston movements judiciously offset between two pistons acting in an enclosure.
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Since, for kinematic reasons, the mechanisms used in the groups according to the invention must always be constructed in such a way that an offset of 90 remains between the movements of two pistons, these mechanisms are particularly suitable. to synchronize the piston movements of the last mentioned machines.
In an advantageous embodiment of the invention, the group has the particular feature that the offset between the movements of two pistons belonging to the same cycle of a hot gas engine, is obtained by making these piston movements integral with the aid of one or more members which move in a rectilinear reciprocating motion perpendicular to the movements of these pistons and at a frequency double the reciprocating movements of these pistons.
A very simple construction can thus be obtained when the pistons of the hot gas engine and the pistons of the driven machine are coupled by means of cranks.
In addition, it may be advantageous for the driving pistons of the hot gas engine to move in opposition to the pistons of the driven machine. In an advantageous embodiment of the group according to the invention, the rectilinear guidance of the piston rods is effected by means of straight guides which move at a double frequency perpendicular to the rods of the piston, and by levers which articulate these members to the piston rods, an arrangement in which the middle of each lever is forced to describe a circular path by cranks articulated in this middle.
This makes it possible to obtain a very simple construction when the group in question comprises a hot gas engine with 4 cylinders and when the machine to be driven is also with 4 cylinders; in this case, the four piston rods, each of which connects a piston of the engine to a piston of the machine to be driven, can @
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cut a plane perpendicular to these piston rods, them vertices of a square, rectangle or parallelogram;
in this group, a determined offset is obtained between the two piston rods of a pair and the four rods are grouped into two pairs using a member, perpendicular to these piston rods, driven by a reciprocating movement rectilinear at double frequency, articulated with respect to these piston rods and in addition, each time two piston rods whose movements are offset by a double amount at the first mentioned offset, are read again using a 'coupling.
To obtain a very simple assembly it may be important that the operating mechanism is located between the cylinders of the hot gas engine and the cylinder of the driven machine.
The invention is particularly advantageous when the piston rods of the hot gas engine are made integral with the corresponding piston rods of a refrigerating machine operating on the reverse principle. hot gas engine and driven by this hot gas engine.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
Figs. 1, 2 and 5 schematically represent groups constructed in accordance with the invention.
Fig. 1 schematically shows an example of a group consisting of a hot gas engine which drives a piston machine which, in the case shown in the figure, is a refrigeration machine.
The pistons of the driven machine are made integral with the pistons of the hot gas engine.
Fig. 2 schematically shows an example of a group consisting of a hot gas engine which drives a
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piston machine, which in the case darn? in the figure, is a compressor or a pump.
In this example, the pistons of the driven machine are coupled to the driving pistons of the hot gas engine, so as to move in opposition to the latter.
1a schematically shows an example of a 4-cylinder hot gas engine, which drives a 4-cylinder compressor or a 4-cylinder refrigeration machine. Fig.3a is a section through the cylinders along the plane C-D of fig.
3c, and a section through the control mechanism along the plane A-B of fig.3c. Fig.Sb is a section through the cylinders along the plane E-F in fig.3c and a view of the mechanism along arrow G in fig.3c. Fig.3c is a horizontal section through the control mechanism, while Fig.3b is a view along the arrow H of Fig.3b.
In the example considered, the pistons of the driven machine are made integral with the pistons of the hot gas engine, using common piston rods.
In addition to the examples mentioned of groups in accordance with the invention, one can obviously imagine a large number of variations based on the principles of the invention, for example, by combining several groups or by taking the movement of the pistons of the driven machine. to other parts of the operating mechanism, etc.
The group shown in fig. 1 works as follows: the piston 1 in the cylinder 2 of the hot-gas engine is connected, via the piston rod 3, to the piston 4 which moves in the cylinder. cylinder 5 of the driven machine, which is here a refrigeration machine operating on the reverse principle to that of the hot gas engine.
Likewise, the piston 6 of cylinder 2 is connected, by means of the piston rod 8, to the piston 9 of cylinder 5. The two
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pistons 6 and 9 act as sweepers in the active enclosure of the hot gas engine or the refrigeration machine. The active enclosure of the che.ud gas engine consists of a hot part 10, a cold part 11 and by the heater (W) 12, the recuperator (R) 13 and the coolant (K) 14, which are climbed between these parts. The active enclosure of the refrigerating machine is constituted by the cold room 15 and the hot room 16, as well as by the refrigerant (K) 17, the recuperator (R) 18, and the heat absorber (W) 19 .
The piston rod 13 is articulated, by means of the levers 20 and 21 as well as the bearings 22 and 23, respectively 24 and 25, to the members having a reciprocating rectilinear movement 26 and 27, members which are symmetrically arranged to avoid lateral forces on the piston rods.
In the case shown, the two organs driven by a reciprocating movement are constituted by two balances.
These balances are supported in their middle in the cushions 28 and 29.
The movement of the bearings 23 and 25 of these rockers is practically perpendicular to the piston rods.
It can be seen immediately that the frequency of the tumbles of the rockers 26 and 27 is equal to twice the frequency of the rectilinear reciprocating movement of the piston rod.
Similarly, the piston rod 8 is articulated by means of levers 30 and 51, and bearings 32 and 33, respectively 34 and 35, with the other side of the rockers 26 and 27.
When the piston rod 8 passes through the middle of the stroke, the levers 30 and 31 are perpendicular to this rod and therefore limit the deflection of the balances 26 and 27 on one side, therefore the stroke of the piston rod 3 is limited in both directions.
The limitation of the stroke of the piston rod 8 in both directions is obtained in a similar way by the fact aue, au A
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in the middle of the stroke of the piston rod 3, the levers 20 and 21 limit the stroke of the rockers 26 and 27 in the other direction.
In this way, the two piston rods therefore limit each other's stroke and, at the same time, an offset of 90 is maintained between the movements of the two piston rods.
To balance the living forces coming from the balancing of the moving parts, the levers 20 and 21, respectively 30 and 31, carry counterweights 36, 37, 38 and 39.
The group shown in fig. 2 differs from that shown in fig. 1, only in that instead of two counterweights to the levers 20 and 21, two pistons 40, respectively 41, of the driven machine, are controlled in the opposite direction, by the movement of the piston 1 of the hot gas engine.
In the case shown, the driven machine is a double-acting compressor; comprising two cylinders 42 and 43.
In this figure, the cylinder 5 and the two pistons 4 and 9 represent a second cylinder of an engine, so that in this case the group has two engines.
The functioning of this group requires no explanation.
In certain cases, such a group will present advantages compared to the group shown in FIG. 1, since the opposite movements of the pistons make it possible to eliminate certain counterweights, and to make the machine very simply with two motors.
In the group shown in FIG. 3, a control mechanism is used which includes certain improvements.
The control mechanisms used in the groups shown in Figs. 1 and 2, as well as the mechanisms mentioned in the patents cited at the beginning of this report, are double-acting, that is to say they are constituted by parts which are symmetrical with respect to the piston rods.
This arrangement was necessary, because in this way the
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lateral reaction forces which the levers exert on the piston rods compensate each other. Needless to say, double execution of the operating mechanism results in unwanted complication. The group control mechanism, shown in fig.3, constitutes a simple control mechanism, which maintains constant the stroke of the pistons, and the offset between the movements of these pistons.
This result is obtained by providing the members 50 and 51, which move at a double frequency perpendicular to the piston rods 1, 2, 3 and 4, a rectilinear guide and by forcing the middle of each of the levers 11, 21, 31, 41, levers which ensure the articulation of the various organs with respect to the piston rods, to describe a circular path. For this purpose, the middle of each lever is articulated with respect to a crank 12, 22, 32 and 42, the middle of which is on the axis of the piston rods 1, 2, 3 and 4, and whose radius is equal half the length of the lever.
In this way, the guidance of the piston rods is also rectilinear, so that these rods are no longer subjected to lateral reaction forces, so that there is no longer any inconvenience in using this embodiment. simple of the operating mechanism.
A second difference between this group and those shown in fig. 1 and 2 lies in the fact that the group is constituted by four parallel cylinders 13, 23, 33 and 43 of the hot gas engine and by four cylinders coaxial with respect to to the first, 14, 24, 34 and 44 of the driven machine.
The cylinders are arranged so that the piston rods numbered 1, 2, 3 and 4 which connect the pistons 15, 25, 35 and 45 of the cylinders 13, 23, 33 and 43 of the hot gas engine to the pistons 16,26, 36 and 46 of the cylinders 14, 24, 34 and 44 of the driven machine, intersect a plane perpendicular to the piston rods at the vertices of a square. Optionally, the cylinders
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can also be arranged so that the above intersection takes the shape of a rectangle or a parallelogram.
Such an arrangement of the cylinders of a hot gas engine is known.
Between the movements of the pistons 15 and 25, 25 and 35, 35 and 45, 45 and 15 there is an offset of 90 such that the piston 15 is offset forward by 90 with respect to the piston 25, the piston 25 by 90 with respect to the piston 35, the piston 35 of 90 with respect to the piston 45 and the piston 45 of 90 with respect to the piston 15. In a known manner, the lower face of each piston can act on a cold chamber (the lower part of each cylinder , for example 13) which communicates, by means of a refrigerant, for example 63, a recuperator, for example 62, and a heater, for example 61, with the hot upper part of a cylinder, for example 23, so that the lower face of a piston and the upper face of a subsequent piston both act on the same enclosure.
When the driven machine is a refrigeration machine operating on the reverse principle to that of the hot gas engine, the latter can be produced in the same way. The control mechanism then operates as follows:
When the piston rod 1 is in the middle of its stroke, the lever 11 is perpendicular to this rod and therefore limits the deviation to the right of the member 50.
As a result, the stroke of the piston rod 2 which is also connected to this member, via the lever 21, is limited in both directions in the same way as that obtained in the control mechanisms shown in FIGS. 1 and 2. When the piston rod 2 is in the middle of its stroke, it limits the deviation to the left of the member 50 which limits the stroke of the piston rod 1 in both directions.
The piston rods 1 and 2 are therefore driven with reciprocating movements offset by 90 and limit the stroke of one another.
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The same fact occurs between the piston rods 3 and 4. The condition that the movement of the piston rods 2 and 3 respectively 4 and 1 takes place also with an offset of 90, can also be formulated in another way, that is, piston rods 1 and 3 respectively 4 and 1 must move with an offset of 180. This result is obtained as follows:
The crank 12 which acts in the middle of the lever 11, and which rotates in the bearings 17 of the frame, is made integral with the crank 19. The crank 32 which acts in the middle of the lever 31 and which can rotate in the bearings 37 of the frame , is made integral with the crank 39.
As the two cranks 19 and 39 are interconnected by a coupling rod 53, the cranks 12 and 32 must move in synchronism. It is easy to see that, as a result, piston rods 1 and 3 are forced to move with an offset of 180.
Likewise, the cranks 22 and 42 are synchronized with the aid of the coupling rod which connects the two cranks 29 and 49 together, which form an assembly with the cranks 22 and 42, so that the rods piston 2 and 4 are forced to move in opposite directions, so with an offset of 180. To balance the group, we have. provided for levels 12, 22, 32 and 42 of the counterweights. In addition, the shafts of these cranks are extended beyond the bearings and carry other counterweights indicated by 18, 28, 38 and 48.
These counterweights which are driven by an alternating rectilinear movement, opposite to that of the pistons, make it possible to practically balance the group.
It should also be noted that the organs 50 and 51 can be produced in various ways.
The rectilinear guiding of these organs can be carried out using pads which move along the guides of the
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in the manner shown in the drawing, or with the aid of sectoral cylinders which roll on straight paths, or else in another known manner.