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Machine à pistons à quatre cylindres.
L'invention concerne une machine à pistons à quatre cylindres dont les cylindres sont groupés autour de l'arbre de manière que leurs axes, situés dans un plan perpendiculaire à l'arbre, se coupent à angle droit et dans laquelle les pistons de deux cylindres à axe commun sont accouplés rigidement, les mouvements des pistons étant déterminés par une pièce dont la section perpendiculaire à l'axe de la machine est pratiquement rectangulaire et qui est conjuguée avec un excentrique monté sur l'arbre de la machine.
Ces machines sont connues (voir par exemple le Brevet anglais N 3648). Suivant l'invention, une telle machine est réalisée sous forme de machine à pistons à gaz chaud, à cycle fermé, dans laquelle chaque cycle se decrit dans deux cylindres
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à axes différents, et dans laquelle les cylindres dont les axes coïncident comportent uniquement des chambres froides ou des cham- bres chaudes, le réchauffeur, le récupérateur et le réfrigérant, qui appartiennent à un cycle déterminé, étant disposés autour de l'un des deux cylindres participant à ce cycle.
Par machine à pistons à gaz chaud, on entend ici, en particulier, un moteur à gaz chaud ou une machine frigorifique fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud.
La machine conforme à l'invention offre un sérieux avantage: les organes de transmission tels que les tiges de piston et les bielles étant superflus, elle peut être très compacte.
Les pistons froids et les pistons chauds d'un cycle peuvent se trouver très près l'un de l'autre ce qui réduit la longueur du canal de communication entre les cylindres dans lesquels se dé- placent les pistons et donc l'espace nuisible, et augmente nota- blement la puissance.spécifique de la machine. En général, il est difficile de. réaliser des machines à pistons à gaz chaud de forme compacte. Du point de vue thermique, la. chambre froide ne doit pas être affectée par les parties chaudes de la machine.
Bien souvent, il faut se contenter d'un compromis, dans lequel, pour réduire au minimum l'influence des parties à températures de régime différentes, la longueur des canaux de communication entre les chambres froides et les chambres chaudes et donc l'es- pace nuisible, dépassent ce qui est strictement nécessaire et désirable. Dans la machine conforme à l'invention, la chaleur des parties chaudes n'affecte guère la chambre froide bien que l'espace nuisible soit très petit.
De préférence, dans une forme d'exécution conforme à l'invention, les cylindres comportant une chambre froide sont moins longs que ceux comportant une chambre chaude. La machine @
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affecte alors non plus une forme d'étoile, mais une forme rec- tangulaire. Dans ce cas, l'un des avantages de l'invention, à savoir une construction très compacte, est particulièrement marqué. En outre, les canaux de communication deviennent très courts, car les chambres froides se trouvent très près des ré- frigérants.
Dans une autre forme d'exécution de l'invention, la machine est réalisée, de préférence, de manière que le rapport de la course d'un piston au diamètre du cylindre conjugué soit compris entre 0,3 et 0,4. Ce petit rapport offre de notables avan- tages : la machine devient encore moins encombrante que par l'uti- lisation de la pièce excentrée sur l'arbre principal et de plus, son démontage est très simple.
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 l' inventi on.
La fig. 1 montre schematiquement une machine à pistons à gaz chaud, conforme à l'invention;
La fig. 2 est une coupe suivant le plan A-A de la machine représentée sur la fig. 1.
Sur les figs. 1 et 2, deux cylindres 102 et 103 sont reliés à une culasse 101. Dans ces cylindres sont disposés deux cylindres 104 et 105; dans l'espace annulaire compris entre ces cylindres se trouvent les éléments transmetteurs de chaleur 106 et 107 d'un réchauffeur, ainsi que les éléments 108 et 109 d'un réfrigérant. Entre les réchauffeurs et les réfrigérants se trouvent des régénérateurs 110 et 111. Dans les cylindres 104 et 105 se déplacent deux pistons 112 et 113 qui sont assemblés par les pièces d'accouplement 114 et 115. Perpendiculairement à l'axe des cylindres 104 et 105 se trouvent deux autres cylindres 116 et 117
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dans lesquels se déplacent deux pistons 118 et 119.
Ces derniers sont rendus solidaires par des pièces d'accouplement 120 et 121, de sorte que ces pistons ont, en quelque sorte, un mouvement forcé. Les espaces formés au-dessus des pistons 118 et 119 communi- quent, par des canaux 122 et 123, avec les espaces situés au- dessus des pistons 113 et 112. Le volume de l'un des cycles est donc déterminé par la surface du piston chaud 113 et par la sur- face'du piston 118; le volume de l'autre cycle est déterminé de manière analogue par la surface du piston chaud 112 et par celle du piston 119. Les déplacements de deux surfaces de piston qui déterminent le volume du cycle sont décalés de 90 , et comme, pour le sens de rotation représenter le piston froid est ducale en avant, la machine travaillera comme moteur à gaz chaud.
Les quatre pistons 112, 113, 118 et 119 comportent quatre portées planes 124, 125, 126 et 127. L'arbre 128 de la machine porte un excentrique 129 qui tourne dans une pièce 130 de section rectangu- laire. L'excentrique 129, conjugué avec la pièce 130, est calé sur l'arbre 128. Entre les portées 124, 125, 126 et 127 et les côtés correspondants de la pièce rectangulaire 130, se trouvent des roulements à aiguilles, de sorte qu'entre les surfaces conju- guées ne se produit que du frottement de roulement. Le rapport de la course des pistons au diamètre des cylindres conjugués est de 0,35; les pistons et la pièce 130 ne doivent donc effectuer que de petits déplacements, bien que la machine puisse développer une assez grande puissance.
Le moteur à gaz chaud décrit, qui constitue un exemple d'exécution de l'invention, peut être de construction très com- pacte; une machine de puissance déterminée sera moins encombrante que d'autres machines analogues. En outre, les pertes mécaniques sont réduites au minimum; lorsqu'on dispose entre la pièce rec- tangulaire 130 et l'excentrique 129 un palier à roulement, ce qui ne suscite aucune difficulté, il ne se produit dans la machine
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que du frottement de roulement sauf le frottement de glissement des segments de piston dans le cylindre, frottement de glissement qui, dans la machine conforme à 1' invention, est plus petit; que
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Du point de vue thermique, il est particulièrement intéressant que les réfrigé- rants entourent les cylindres chauds et que les pistons froids soient assez fortement écartés de la. partie chaude de la machine, bien que les canaux de communication 122 et 123 soient très courts ce qui réduit au minimum l'espace nuisible inévitable.
La culasse de la machine peut rester froide sans qu'il soit nécessaire de prendre à cet effet des dispositions spéciales. Le démontage de la machine est très simple: l'enlèvement d'un cou- vercle 131 permet d'enlever les boulons 132 qui relient l'une des extrémités de la pièce d'accouplement 114 ou 115 au piston 112; il suffit alors d'enlever les couvercles des cylindres 102 et 103 pour sortir les pistons 112 et 113 de la machine. Les pistons 113 et 11'-.) peuvent s'eal ver d'une manière analogue.
Les pressions étant toujours dirigées vers l'axe de la filé'.chine, les pièces d'accouplement 120, 121, 114 et 115 sont toujours sollicitées à la compression; ces pièces sont quelque peu élasti- ques de sorte qu'il ne se produit pas de jeu gênant, même après une certaine usure des portées.