Moteur à piston. L'invention concerne un moteur à piston, par exemple un moteur à piston à vapeur. Ce moteur pourrait, par exemple, être destiné à l'automobile ou à l'aviation.
L'utilisation rationnelle d'un fluide à haute pression, par exemple de la vapeur à haute pression, dans un moteur à piston donne lieu à des difficultés. L'une de ces difficultés, non la moindre, réside dans la réalisation d'une distribution satisfaisante. La distribution classique par tiroirs coulis sants ne se prête ni à l'obtention d'une grande vitësse de piston ni à la réalisation d'une dé tente poussée dans un cylindre unique; le la minage de la vapeur constitue notamment un sérieux obstacle.
Si l'on veut obtenir un moteur rapide uti lisant dans de bonnes conditions un fluide, par exemple de la vapeur, à haute pression, il convient, comme on le sait, d'admettre ce fluide par des orifices largement ouverts pen dant une très faible fraction de la course du piston de manière que le fluide remplisse très rapidement, sans subir de laminage apprécia ble,
la capacité qui lui est offerte dans le cylindre afin que l'on puisse utiliser une fraction importante de la course du piston pour la détente de ce fluide.
La présente invention a pour objet un moteur qui a été conçu de façon que l'on puisse l'agencer de manière à satisfaire aux désiderata exprimés ci-dessus.
Le moteur à piston objet de l'invention comporte, pour la commande de l'admission au cylindre, deux obturateurs en contact l'un avec l'autre et percés de- lumières pour l'ad mission de fluide au cylindre, ces obtura teurs étant animés -chacun d'un mouvement rectiligne alternatif et disposés et entraînés de manière que leurs lumières d'admission soient en regard lors de l'admission alors qu'ils se meuvent en sens contraire chacun à une vitesse sensiblement égalé à sa vitesse maximum.
Cette disposition permet d'agencer le mo teur de façon que l'on puisse obtenir que l'admission se produise en un temps très ré duit, contrairement à ce qui se passe dans les distributions ordinaires par tiroirs dans les quelles l'admission a lieu à fond de course, c'est-à-dire lorsque la vitesse de l'organe dis tributeur est très petite.
Les mêmes obturateurs à mouvement rec tiligne alternatif pourraient avantageusement servir à la commande de l'échappement; on pourrait, à cet effet, les munir de lumières disposées de façon telle que l'échappement se produise pendant la fraction voulue de la course du piston.
Le moteur selon l'invention pourrait être un moteur polycylindrique. On pourrait, par exemple, disposer côte à, côte, en un bloc mo teur compact, un nombre plus ou moins grand de cylindres. Les cylindres pourraient par exemple être ménagés dans une pièce com mune ou être assemblés de proche en proche.
On pourrait, dans ce cari, utiliser un collec teur d'admission commun à plusieurs ou à tous les cylindres ou un collecteur d'échappe ment commun à plusieurs cylindres ou à. tous les cylindres ou encore un collecteur d'admis sion commun à plusieurs cylindres ou à tous les cylindres et un collecteur d'échappement commun à plusieurs cylindres ou à tous les cylindres.
Le moteur selon l'invention pour rait comporter plusieurs cylindres réunis en un bloc moteur et être agencé de façon à constituer un moteur compound, comportant par exemple un cylindre HP et deux cylin dres BP. Ceci serait principalement avanta geux si le moteur est destiné à marcher par exemple avec de la vapeur à très haute pres sion.
Pour le cas on le moteur selon l'inven tion constituerait par exemple un moteur à vapeur compound comprenant un cylindre HP et au moins un cylindre BP, on pourrait agencer les choses de façon que la. vapeur passe aussi directement que possible du cylin dre HP au cylindre BP afin que les déperdi tions de chaleur soient très réduites.
Deux formes d'exécution du moteur à pis ton selon l'invention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 représente une coupe transver sale de la première forme d'exécution de ce moteur à piston, ce moteur étant un moteur à vapeur; La fi-. 2 est une coupe longitudinale par tielle de la deuxième forme d'exécution du moteur montrant deux de ses cylindres;
La fig. 3 représente, à plus grande échelle, un détail simplifié de la fig. 1, cette figure montrant la position des lumières des four reaux, des biellettes et des manivelles polir la position dite -de pleine admission: Les fig. 4 et 5 sont des vues similaires correspondant aux positions de début d'ad mission et de fin d'admission respectivement; La fig. 6 montre, dans les mêmes condi tions, la position des fourreaux de distribu tion un demi-tour après la pleine admission.
Dans le moteur représenté à la fig. 1, le cylindre 1 porte le vilebrequin 2 par l'inter médiaire de paliers fixés sur sa face infé rieure. Un carter 3 ferme la partie inférieure et recueille l'huile de graissage des mouve ments.
Le cylindre 1 est fermé. dans le haut. par une culasse 4 coaxiale à travers des parties de laquelle passent des tiges de commande 5 des fourreaux concentriques de distribution. Ces tiges se trouvent ainsi guidées et passent dans des presses-étoupes montés sur lesdites parties de la culasse. Le fond de la culasse porte une soupape de sûreté 6 chargée par un ressort et destinée à éviter toute surpres sion et notamment à empêcher des ruptures sous l'effet de "coups d'eau".
Le cylindre est enveloppé par deux collec teurs contigus 7, respectivement 8, l'un 7 amenant la vapeur vive et l'autre 8 évacuant la vapeur d'échappement. Ces collecteurs communiquent respectivement avec l'intérieur du cylindre par des ouvertures 19 et 20 de la paroi de celui-ci.
Le piston 9, à tête bombée pour faciliter l'écoulement de l'eau, est relié par une bielle 10 au vilebrequin 2. Il est étagé et comporte deux séries de segments. La partie supérieure, de moindre diamètre, glisse dans le fourreau intérieur de distribution comme un piston normal se mouvant dans un cylindre. La partie inférieure, de plus grand diamètre, glisse contre la paroi de l'alésage du cylindre et comporte également une série de segments; ceux-ci servent notamment à arrêter l'eau de condensation qui, inévitablement, tomberait dans le carter.
Le segment supérieur de la partie de plus grand diamètre atteint, au point mort haut, le bord inférieur des orifices 22 de la paroi du cylindre. Ces orifices de purge 22, par lesquels l'eau de condensation et l'ex cès d'huile de graissage sont chassés lorsque le piston remonte, communiquent donc avec la région du cylindre dans laquelle se meut la partie,de moindre diamètre du piston, mais ils sont à l'écart des ouvertures. d'admission et d'échappement 19 et 20.
Le moteur com porte deux fourreaux de distribution concen triques 13, respectivement 15, .coulissant à frottement doux l'un dans l'autre et animés chacun d'un mouvement de va-et-vient au moyen d'un arbre manivelle 11, ces deux ar bres 11 tournant dans le même sens à la même vitesse que le vilebrequin 2 et recevant le mouvement -de -ce dernier par l'intermé diaire d'un train d'engrenages fous à axes parallèles, par exemple.
L'arbre de gauche entraîne, par sa mani velle 12, le fourreau de distribution extérieur 13 et l'arbre de droite entraîne, par sa mani velle 14, le fourreau de distribution intérieur 15. Sur les manivelles 12 et 14 de ces arbres, sont montées des bielles<B>.</B> 16 qui attaquent les extrémités des tiges de commande 5 des four reaux de distribution. Les fourreaux 13 et 15 pourraient aussi être entraînés dans leur mou vement de va-et-vient par des excentriques tournant tous deux dans le même sens et en traînés à partir du vilebrequin 2.
Des gaînes 17 relient les carters 21 des arbres manivelles 11 et la culasse 4 dans le but d'empêcher l'huile de s'échapper et d'as surer le retour de l'huile vers le bas du mo teur.
Il est prévu un fourreau de réglage 18 coulissant dans l'alésage du cylindre et dé- plaçable verticalement et sans. rotation au- tourde, lui-même par une commande à main, agissant directement ou par l'intermédiaire d'un servo-moteur.- Le fourreau 1-8 pourrait aussi être déplacé automatiquement au moyen d'un régulateur centrifuge.
Il peut, à la limite, reposer ,sur un épaulement annulaire formant butée ménagé dans le cylindre 1 dont -l'intérieur comporte un aléis^age étagé à cet effet. Cet épaulement forme le bord inférieur des; ouvertures de communication 19 entre le collecteur 7 et le cylindre. Lors que le fourreau lié repose sur l'épaulement, l'arrivée de vapeur au cylindre est interrom pue.
Aux .différentes positions de ce four reau 18, dont le bord inférieur découvre plus ou moins lés ouvertures <B>119,</B> correspondent autant de réglages possibles de l'admission. Le bord inférieur du fourreau et l'épaule ment annulaire définissent donc le passage d'admission de<B>la,</B> vapeur au cylindre.
Les deux fourreaux de distribution<B>13</B> et. 15 sont percés de lumières convenablement disposées -et -occuppant la plus. grande partie de la périphérie d e chacun de ces fourreaux qui sont placés à l'intérieur du fourreau de réglage 118.
Ces fourreaux glissent l'un dans l'autre, le fourreau intérieur 16 glissant sur la culasse 4 et sur la partie de moindre dia mètre -du piston 9. Le. fourreau extérieur<B>13</B> glisse dans- l'alésage du cylindre 1' et dans le fourreau de réglage 18. Ces, fourreaux de distribution sont donc parfaitement guidés.
Les bords inférieurs, de leurs lumières coïncident dans la position dite "de pleine admission" (fig. 3). Dans[ cette position, le bord inférieur des: ouvertures 19 et le bord supérieur @du piston '9 sont en ligne avec les bords inférieurs -des lumières des, fourreaux 1,3 et 15.
Le début de l'admission se produit (fig. 4) lorsque le bord inférieur de la lumière du fourreau intérieur 1à (qui, pour le sens, de rotation considéré, se déplace vers le bas) passe devant le bord inférieur -de la, culasse 4. Le point d'ouverture est constant et ne dépend que @du calage ,de la, manivelle 14 par rapport au maneton du vilebrequin.
La fin de l'admission est marquée par le fait que le bord inférieur de la, lumière du fourreau extérieur 13. (qui, pour le sens de rotation considéré, se -déplace vers le haut) passe .devant le bord inférieur du fourreau de réglage 1!8 (fig. 5).
Le point de fermeture -est donc variable suivant la position occupée par le fourreau de réglage 18, la durée d'admission augmen tant lorsque l'on déplace ce fourreau vers le haut.
Le stade dit "de pleine admission" cor respond au moment où les manivelles 72 et 14 relatives, aux deux fourreaux de distri bution 13 et 15 ont leurs axes perpendicu laires aux axes- des bielles 16 (fig. 3). Les vitesses .de translation det fourreaux sont. donc de sens. contraire, et ont chacune une valeur voisine -du maximum pour un régime -de rotation déterminé.
Pour une révolution -du vilebrequin et, par suite, une révolution de chacun des deux arbres manivelles, il existe .deux positions où les bords inférieurs des lumières des deux fourreaux coïncident. La première, la posi tion -de pleine admission, vient. d'être exami née. La deuxième se présente (fig. 6) un demi-tour après, lorsque les manivelles 12 et 14 actionnant les fourreaux 13 et 15 se re trouvent sur la même ligne horizontale. On voit que, dans cette position, les lumières deï, fourreaux sont entièrement masquées par la culasse 4. Il n'y a ainsi qu'une admission par période.
On obtient l'inversion,du sens de marche par un décalage angulaire des arbres mani velles l'un par rapport à l'autre; à cet effet, les, arbres en question sont entraînés par le vilebrequin par l'intermédiaire -d'un dispo sitif permettant ce décalage (par exemple par un couple hélicoïdaux dont on déplace l'un axialement par une com mande appropriée mise à la portée du con ducteur, ce ,
déplacement axial déterminant la rotation de l'engrenage correspondant, étant entendu que l'autre engrenage est suffisam ment épais pour que l'engrènement subsiste).
Les durées d'admission, volontairement réduites pour la marche normale, peuvent être augmentées pour faciliter les démarrages. ,s'il n'en était. pas ainsi, on risquerait d'avoir, dans le cas d'un moteur polycylindrique, tous les cylindres isolés du collecteur de va peur.
Le déplacement vers le haut -du four reau dit de réglage retarde, comme on l'a vu, la fin de l'admission et, si on dispose de plusieurs cylindras dont les manetons corres- pondants sont calés à 90 , il est possible de prolonger la durée d'admission d'un cylindre au delà de<B>90'.</B> Le moteur a. ainsi, dans tous les cas, un cylindre à l'admission.
L'échappement est commandé par une deuxième série de lumières disposées dans les fourreaux 13 et 15 au-dessous des lumières d'admission et découvrant, dans leur course, des ouvertures. 20 faisant communiquer le cylindre avec le ou les collecteurs d'échap pement 8 placés sous les collecteurs d'ad mission 7.
Il y a lieu de remarquer que, comme pour l'admission, il existe deux posi tions de recouvrement dont l'une est inopé rante parce que les lumières sont masquées par le piston. Il ne peut donc y avoir échap pement dans cette position qui est voisine du point mort haut.
Le moteur de la fig. 2 est un moteur polycylindrique; dans <B>ce</B> moteur, chaque cylindre et ses organes correspondants est identique au cylindre et organes correspon dants du moteur de la fig. 1. Tous les cylin dres sont réunis en un bloc commun 23 et les culasses 4, 4', etc. distinctes sont centrées sur les cylindres correspondants par emboî tement de leur bord dans le haut des cylin dres.
La culasse de chaque cylindre est as semblée avec celle du cylindre adjacent.