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La présente intention concerne des moteurs tf1 .de expansible du type à simple courant.. ,
Des moteurs à simple courant utilisant de'la veneur
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cor=nis fluide expansible sont connus depuis 1872 et, dzns i, ' ces moteurs, la vapeur est admise dans le cylindre entre 'la culasse et l'extrémité extérieure- du.piston, et elle sort par des orifices commandés par l'extrémité extér@eu@e du piston.
L'invention ccncerne des perfectionnements !'.
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ce type général de motetr et elle n'est pas limitée al''' )-''- t.3.isation de vapeur aoxune fluide de travail mais ell< s a:.i):;;', plique également à l'utilisation de tout type appropr.é e
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fluide expansible, de préférence un fluide à haute px :es..on.
La présente invention a pour objet - un mécanisme à soupape perfectionné pour commander L'aimis- sion du fluide de travail; - un moteur d'une construction simple et robuste, pouvart: être fabriqué de façon économique et présentant un rapport ?uis-
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sanse/poids très élevé.
D'une façon générale, le présent mode de r:a1:sation comporte plusieurs blocs-cylindres disposés en étoill al tour d'un axe de symétrie, chaque bloc-cylindre étant de @ré@é- rence pourvu de deux alésages dans chacun desquels e@t ogé
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un piston. On utilise une culasse de cylindre corneu te ui communique avec les deux alésages. Cependant, il va @e @oi
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que, dans ses.moyens généraux, l'invention est égal¯e le f -=- -'=';'-1 applicable lorsque chaque bloc-cylindre est pourvu d'un . seul cylindre. Une soupape d'admission équilibrée estdis-
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'posée dans chaque bloc-cylindre entre les deux aléEl4ke Í-et sert à commander l'admLssion d'un fluide de ravail , ax.
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paire de cylindres,
Suivant l'invention, on a prévu une soupape et un dispositif de commande de soupape pour un moteur à fluide expan- sible comportant plusieurs cylindres contenant des pistons repartis symétriquement autour d'un axe commun, les tiges de ces pistons étant articulées sur un bâti à déplacement vrai pourvu d'une cama en vue d'une coopération avec des galets de poussoirs de soupapes, de manière que l'ouverture et la ' fermeture des soupapes soient commandées en réponse au mou- vement du bâti.
La came fait partie intégrante du bâti à déplacement . vrai de manière à suivre le mouvement orbital de ce dernier et elle comporte plusieurs segments espacés l'un de l'autre et affectés respectivement à chaque bloc-cylindre. Un pous- soir de soupape est monté de façon à coulisser dans chaque bloc-cylindre en alignement avec la soupape d'admission, et il porte un galet en coïncidence avec un segment de came correspondant, de manière que la soupape soit ouverte par ' le mouvement provoqué par le segment de came, la soupape étant poussée dans se. position de fermeture par un ressort.
Du fait du mouvement orbital des segments de chemin relati- vement courts, chaque segment se déplace de façon essentiel- lement tangentiellt par rapport à son galet associé au moment où le galet entre en contact avec le segment de came et au moment où il s'écarte de celui-ci. Ceci constitue une carac- téristique important,car, de toute manière, la levée du pousaoir et son app@cation peuvent être réglées de façon à s'effectuer douce@ it, indépendamment de la vitess du mo- teur.
Juivsnt wãu%re aspect i'invention, prévu
Suivant un autre aspect de l'invention, on a prévu une soupape et un dispositif de commande de soupape pour un moteur à fluide expansible comportant plusieurs cylindres
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contenant des pistons répartis symétriquement autour d'un axe commun, les pistons portant des tiges articulées sur - un bâti à dépècement vrai et. chaque piston étant équipé d'une soupape ,le non-retour et d'un dispositif pour ouvrir toutes ces soupapes à une pression prédéterminée quelconque.'
D'autres avantages et caractéristicues de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, en référence au dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un mode de réalisation de l'invention, en partie en coupe longi- tudinale; - la figure 2 est.une vue en élévation en bout du moteur de la figure 1, en partie en coupe, de manière à montrer certains détails de structure; - la figure 3 est un vue en coupe à grande échelle; - la figure 3A est une.vue en coupe transversale faite par IIIA-IIIA de la figure 3; - la figure 4 est une vue,en coupe transversale fai- . te par IY-IY de la figure 3, montrant d'autres détails de la soupape de no.i-retour; - la figure 4A est une vue en plan montrant un détail de la.figure 4;
- la figure 5 est une vue en coupe transversale faite par V-V de la figure 2 et montrant d'autres détails des orifices d'admission.
En examinant en particulier les figures 1 et 2, on voit que le moteur comprend deux groupes de ylindres désignés dans leur ensamble par 1 et 11, chaque groupe se composant de quatre blocs-cylindres. Les blocs-cylindres du groupe 1 sont désigné dans leur ensemble par A, B, (et D (figure 2) et le groupe 11 comprend des blocs-cylindres similaires qui sont tous montés sur un carter de moteur désigné dans
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son ensemble par 20; Pour désigner des pièces associées à des'blocs-cylindres spécifique, le chiffre de référence applicable à fous les blocs-cylindres est suivi par la lettre désignant le bloc-oylindre particulier.
Chaque bloo- cylindra comprend deux alésages tels que 21, et 22 contenant des pistons coopérants tels que 23 et 24 articulés de manière à pivoter aux.extrémités supérieures de bielles 25 et 26 dont les extrémités inférieures sont articulées sur un bâti
27 à déplacement vrai (figures 1, 2 et 3). Ce bâti se déplace sur les manetons 28 et 29 de deux vilebrequins 30 et 31 qui sont parallèles à l'axe de symétrie A.S. du moteur et qui sont montés de.façon appropriée dans le carter 20 du moteur.
Le bâti 27 relie les vilebrequins l'un avec l'autre de ma- nière qu'ils tournent en phase et un point quelconque du bâti décrit une circonférence vraie dont le rayon est égal à la course de-la manivelle ; en conséquence, le bâti 27. tourne suivant une orbite mais il ne peut pas tourner autour de son axe propre, 'FONCTIONNEMENT DE LA CAME , Une came (figures 2 et 3) fait partie intégrante du bâti 27 à déplacement vrai et comprend des segments de. came
36A, 36B, 360 et 36D correspondant respectivement aux blocs- cylindres A, B; 0 et D. Des segments alternent avec des gorges telles que 35 à l'intérieur desquelles sont logées les extrémités intérieures des bielles 25 et 26.
Les seg- ments ont une épaisseur approximativement égale à la lar- geur des gorges 35 (figures 1 et 3a). Chacun de ces segments est construit et agencé d'une manière qui va être décrite par la suite, en se référant en particulier au segment
36A de came (figure 3).
La ligne de levée nulle est désignée par 37 et la longueur totale du segment de came s'étend de 38 à 39, tandis que la partie active du segment de came
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c..,F -.." . 1?. 1.i=i;e de levée nulle, au point 40o qui sera .,.' lu o:h 1 ( décollage où la came commence à ouvrir 2--- ''..'.'t.; &t point de levée maximale du segment de came, i, 1 - - ¯ , ; 1 : , , .y. É , . z le = 1 , 1, partir duquel le chemin -;'i.;i', ¯:cé#.ei-1<1.-ixt 3 a -U là la ligne de levée nulle 37, 1; peu i ;:.> en SOUPAPE DIADMISSI-0-N 1. soupape d'admission est désignée dans son ensem- ...'..- i5¯ ;t c],1,e, est nontée dans son bloc-cylindre associé .... ¯:9 ,<,,z .L&.tjU3 2:3 et 24, de manière que son axe longitu- ,. , 1 <-.s !- ¯<i i<;1 .iL alternatif soit parallèle aux axes des i,i¯ ;,;¯<. 1¯ .sùü,:r::
45 comporte une tige 46 dont l'extrémité ..'..i.ur gvf.i;F-= dans un alésage prévu dans le bloc-cy- lir tel Tia A, et dont l'extrémité inférieure coulisse c¯ ¯ 3¯ 9lc-'"o 47 de guidage de la soupape qui est maintenue ,r,;.¯..; 7;-¯ po=1 ;../Jn fi#i entre un épaulement 48 formé dans le '.''...'.-cylindre 1,' l'ex)$éi-té supérieure d'un manchon allongé Fq: âi ..s 6 ct wi alésage du bloc-cylindre, la plaque étant '..' ¯ . ¯... ;:. écrou annulaire 50 vissé dans le bloc-cylindre.
..3¯¯ l'2:'i.r..iité inférieure de la tige-de soupape 46 est rigi- denent fixé une rondelle de butée 51 et un ressort à boudin r-2 à la compression est maintenu entre cette rondelle et la plaqué de guidage 47 de manièreà solliciter constatent la soupape 46 vers sa position fermée. Au-dessous de l'extrémité inférieure de la tige de soupape 46 est dispo- sé un poussoir 53 pourvu d'une tête 54 destinée à porter contre l'extrémité inférieure de la tige de soupape de ma- nière à soulever cette tige pour ouvrir la soupape. La tête 54 du poussoir est limitée dans son mouvement de descente par un épaulement coopérant 55 du manchon 49.
Un galet 56 est mo@té de façon à tourner à l'extrémité inférieure du p@@@@ 53 et il est disposé dans des encoches telles que.
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57 qui maintiennent les galets 56 en alignement avec le seg- ment de came 37, Un conduit axial 58 est ménagé dans la tige de soupape 46 et dans la tête 54 du poussoir en vue d'assurer un équilibrage des pression de fluide, de manière à obtenir une soupape équilibrée-. Un fluide de travail est introduit dans la soupape d'admission par l'intermédiaire de cavités d'admission telles que 59 et 60 qui, lorsque la soupape est ouverte, communiquent avec les extrémités supérieures des cylindres associés, tels que 21 et 22, par l'intermédiaire de gorges d'admission 61 et 62.
Les soupapes, telles que 45 sont pourvues de têtes espacées l'une de l'autre, telles que
63 et 64, qui sont disposées de façon à coulisser à l'inté- rieur des orifices 61 et 62 de manière que, lorsque la soupa- pe se trouve dans la position fériée dans laquelle le pous- soir 54 s'applique contre l'épaulement 55, les têtes de soupapes soient logées dans les orifices afin d'empêcher le fluide de sortir des cavités 59 et 60 et que, lorsque la soupape s'est déplacée jusqu'à sa position ouverte représen- tée sur la figure 3, le fluide de travail puisse traverser les orifices 61 et 62 et pénétrer dans les alésages de cy- lindres correspondants 21 et 22.
En examinant la figure 5, on voit que le fluide de travail est introduit dans les ca- vités 59 et 60 de chaque coté du bloc-cylindre par l'intermé- diaire de conduits d'admission 65 et 66.
Chaque segment de came, tel que 36, n'est an contact de travail avec son galet de poussoir associé que pendant environ 90 de la rotation du vilebrequin et, pendant l'in- tervalle restant, le poussoir est appliqué contre l'épaule- ment 55. Les vilebrequins 30 et 31 ainsi que le bâti 27 avancent de 45 à partir du point 38 sur le segment de came et, à mesure que ce segment continue à se déplacer dans le sens de la flèche, la soupape s'ouvre sous l'action @e la
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came et continue à s'ouvrir pour se fermer ensuite au cours du déplacement ultérieur de 45 à 50 du vilebrequin.
En --- ohoisissant de façon appropriée le profil-de la came, on peut choisir l'angle du vilebrequin qui assure la fermeture de la soupape d'admission de manière à disposer d'une gamme étendue de points de "fermeture" désirable dans la gamme . d'angles de rotation du vilebrequin sus-mentiorné. En exa- minant la figure 2, on notera qu'un poussoir de soupape 54B repose sur son siège correspondant 55B et que la soupape d'admission 45B est fermée. Le segment de came 36B est écar- té complètement de son galet associé 56B et il reste dans cette position écartée jusqu'à ce que le bâti 27 amène le segment correspondant tel que 368 près du point correct de décollage de la soupape, lors du cycle suivant.
ECHAPPEMENT DU FLUIDE DE TRAVAIL
Chaque alésage de cylindre (figures 2 et 3) est pour- vu de nombreux orifices d'échappement tels que 70 qui sont ménagés dans les parois correspondantes du cylindre et qui . sont répartis circonférentiellement autour des alésages du cylindre. Ces orifices d'échappement aboutissent à un collec- teur d'évacuation tel'que 71 qui, dans l'exemple considéré, débouche dans le carter à partir duquel les gaz sont évacués dans l'atmosphère Les orifices d'échappement tels' que 70 'sont démasqués lorsque les têtes des pistons tels que 23 et 24 arrivent à l'extrémité de leur course basse...
SOUPAPES DE NON RETOUR
Dans certain cas, il peut être intéressant d'empê- cher qu'une contre-pression élevée soit créée à l'extrémité . supérieure de la course de retour des pistons et on peut utili- ser la soupape de non-retour suivante pour éliminer l'influence'' d'une telle contre-pression. En se référant plus particuliè- rement aux figures 3 et 4, on voit que la tête de chaque pistcn
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tel que 23 et 24 est pourvue d'un siège de soupape tel que 72 qui communique avec l'intérieur du piston, tel que 23, par l'intermédiaire de plusieurs conduits tels que 74 (figure 3).
Le siège de soupape 72 est agencé pour recevoir une tête de soupape 76 en'forme de champignon, portée par une tige 77 guidée dans un alésage 77'. La tige 77 comporte deux branches 78, espacées l'une de l'autre et dirigées vers le bas, qui chevauchent l'extrémité 79 de la bielle correspondante telle que 25 et qui ,servent à maintenir en place les rondelles de retenue 80,du palier à aiguilles. Le branchée 78 sont pourvues de fentes allongées 81 permettant de loger l'axe de piston 82 et servant également à guider la soupape.
L'extré-, mité supérieure de la bielle est pourvue d'une came 83 ser- vant à soulever la soupape 76 en direction de sa position ouverte en opposition à la poussée d'un ressort de torsion 84 (figure 4A), dont l'extrémité libre s'engage dans une ouver- ture ménagée dans l'une des branches 78 et dont le corps est logé dans une gorge telle que 85, prévue dans la jupe du piston et est maintenu en position par une bague fendue 86, Il résulte de ce qui précède que, lorsque chaque piston com- mence sa course de retour, la came correspondante 83 soulève la tête de soupape 76 en l'écartant de son siège 72, ce qui fait que le fluide sous pression peut-traverser la cavité 73 et les conduits-74 pour passer dans le piston à partir duquel il est évacué dans l'atmosphère en traversant le carter.
Ensuite, à la partie supérieure de la course de retour, ou près de cette partie supérieure, la soupape est'fermée par le ressort.
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La deorpt1oft oi-de86ua qui COftOerft8 la structuré du groupe 1 @l'" ses parties assô6iétilé supplique égàlèmrinït groupe 11.En référence à la figure 1 et dans la forme de rés lisation représentée, les vilebrequins 30 et 31 sont reliés
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..... 'h,Q de leur entraînement à. un arbre de sortie commun 87 '..' l'-.crti de sortie est vonvenablement montée de façon 1 '..urnr dans un carter 88 par l'intermédiaire d'un roule- .,.w -L v;é z bille.:: com"1.1<µ 90. Le carter 88 est convenable- #=.;.1 fl-:ë sur le carter du moteur en 91. L'arbre d'entralne- :...3::lt 1,=rizun 8ï est pourvu à son extrémité intérieure d'une coui.'oimo à denture interne 92 qui est entraînée par les vile- ..
: ,.^,.,za':3 tels que 30 et 31, cette liaison d'entraînement étant obtenue à l'aide de pignons 93 qui sont portés par
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e:k1.';:.ue vilebrequin et qui engrènent avec des pignons fous 1:,=Jiis;; ion r.üréuentés), disposés entre les pignons 93 8't Bl:.re..l::ll avec la couronne 92.
Bien qu'on ait décrit l'invention en se référant
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'u forc réalisation particulière, et qu'on ait envisagé certaines modifications possibles, il va de soi que d'autres ic,;1±àLcations et variations peuvent être apportées sans sortir ww cadre de l'invention.
B.EVE1illICATIONS 1.- Mécanisme à soupapes pour un moteur à fluide ::ln:,.;:"1::,ible, caractérisé en ce que plusieurs cylindres dans lesquels sont loges des pistons sont répartis symétriquement , autour d'un axe commun, des bielles étant articulées sur un bâti à déplacement vrai, qui est pourvu d'une came qui coo-
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père avec les galets des poussoirs des,scupapes, de manière que l'ouverture et la fermeture des soupapes soient comman- . ¯, dées en réponse au mouvement du bâti à déplacement vrai.