Machine à pistons libres. La présente invention a pour objet une machine à pistons libres comprenant ,des cy lindres moteurs à pistons libres opposée, dis posés autour d'un, axe central auquel leurs axes sont parallèles, ,caractérisée en ce que ces cylindres moteurs sont répartis en deux grou pes, dont les pistons sont reliés de telle façon que lorsque les pistons de l'un de ces groupes de cylindres se trouvent à leur point mort intérieur, ceux de l'autre groupe se trouvent à leur point mort extérieur.
Le dessin montre, à titre d'exemple, qua tre formes d'exécution de la. machine -selon la. présente invention.
La, file,. 1 est une vue schématique, -en bout, de la, première forme .d'exécution à six cylindres moteurs.
Les, fig. 2 et 3 sont des coupes longitudi- nales montrant cette forme d'exécution dans ses deux positions extrêmes.
La fie. 4 est une vue analogue d'une deuxième forme d'exécution.
Les fig. 5 et 6 sont :des vues en coupe lon- -itudinale et en, coupe transversale, respecti vement, d'une troisième forme d'exécution.
Les fig. 7 et 8 sont des vues en coupe lon gitudinale et en coupe transversale, respecti vement, montrant une quatrième forme d'exé cution.
La machine représentée aux fig. 1 à 3 comprend six cylindres moteurs -et fonctionne en générateur de gaz .chauds sous pression, c'est-à-dire que la totalité de la production de la partie compresseur en air comprimé est utilisée pour alimenter les:
six cylindres mo teurs. Ces six cylindres sont répartis autour d'un organe de guidage tubulaire central 9 à l'axe duquel leurs axes sont parallèles et sont disposés symétriquement par rapport à un plan médian transversal commun. Ces cylin dres forment deux groupes de trois cylindres, chaque cylindre 1 du premier groupe étant situé entre deux cylindres 2 du deuxième groupe.
L'organe tubulaire 9 porte un piston com presseur 11 travaillant à double effet dans. un cylindre 14 qui -est mobile et dont les fonds 1.0 sont traversés par l'organe 9.
Les pistons moteurs., l'organe tubulaire 9, le cylindre compresseur 14 et le piston 11 forment d'eux ensembles distincts, les éléments de chacun de ces ensembles étant reliés de fa çon à se déplacer simultanément dans le même sens.
Le premier ensemble comprend: Tous les pistons moteurs de droite 3 du cylindre 1 du premier groupe de cylindres moteurs, tous les pistons moteurs de gauche 4' des cylindres 2 du .deuxième groupe, le cylin dre compresseur 14, y compris ses fonds 10, lesquels portent les .soupapes d'aspiration, les biellettes 5 reliant les pistons 3 avec le fond antéizeur :
du cylindre du compresseur, et les tiges 5' reliées, d'une part, aux pistons mo teurs 4' par l'intermédiaire d'une pièce annu- laire 8 (voir fig. 1) et, d'autre part, au fond antérieur du cylindre compresseur.
Le deuxième ensemble comprend: Tous lies pistons moteurs de gauche 4 des cylindres 1 du premier groupe de cylindres moteurs, tous les pistons. moteurs de droite 3' des cylindres 2 du deuxième groupe, l'organe tubulaire central 9, auquel les pistons 3' sont reliés par une plaque 7, et les pistons 4 par une plaque 6, -et le piston 11<B>d'a</B> compresseur directement calé saur ï'organe central 9.
Le piston 11 du compresseur est creux; il est muni de soupapes de refoulement. L'air refoulé suit le trajet,des flèches., passe par des fenêtres 12 à l'intérieur du tube central 9, et par d'autres fenêtres 13 dans un carter d'air ,comprimé 15 traversé par l'organe 9,
d'où il pénètre dans ceux d'os cylindres moteurs dont les lumières d'admission sont ouvertes. Lors que les pistons 3 et 4 des cylindres 1 sont à leur point mort extérieur, les pistons 3' et 4' des cylindres 2 sont à leur point mort inté rieur.
Les deux ensembles sont reliés par un mé- canisme de suspension et de synchronisation non représenté fixant correctement à tout ins tant la position relative de ces deux ensem bles.
La maichine de la fig. 4 est un autogéné- rateur comprenant une partie compresseur à deux étages, avec refroidissement de) l'air entre l'es deux étages. et fournissant l'air à une pression de 8 à 10 kilos aux cylindres moteurs.
Cette machine comprend également six cy lindres moteurs à pistons opposés. agencés comme dans l'exemple précédent.
La partie compresseur de la. machine -com prend un cylindre fixe 16., qui porte les sou papes d'aspiration basse pression et dans le quel coulissent trois pist:ons espacés 18, 19 et 20 rigidement reliés entre eux. Le piston 20 est plein et les pistous 18 et 19 sont creux.
Un piston compresseur 21 basse pression, disposé entre les pistons 19 et 20 est fixé à l'organe de guidage tubulaire central 9. Le piston 21 est creux, communique avec l'inté rieur de l'organe 9 par les fenêtres 26 et porte les soupapes de refoulement basse pres sion.
L'étage haute pression de la partie com presseur comprend une envel-oppe cylindrique 17 reliant les pistons 18 et 19 et se déplaçant avec 'eux. Ces. pistons, 18 et 19 qui sont -creux sont munis, d'une part, des soupapes d'échap- pement 27 et, d'autre-part,
des ouvertures 28 communiquant librement avec l'espace de section annulaire 29 formé entre le cylindre 16 et l'enveloppe 17. Cet espace 29 communi que par les ouvertures. 30 et les conduits 24 avec le carter d'alimentation 15 des -cylindres moteurs. Dans l'enveloppe 17 coulisse le pis ton haute pression 22 qui est creux, dont l'in térieur communique avec l'intérieur de l'or gane 9 et qui porte les soupapes. d'admission haute pression.
Le mouvement de l'air est représenté par les flèches.
A l'intérieur de l'organe 9 se trouve le réfrigérant intermédiaire 23 de l'air fixe dans l'espace et dont les conduits d'entrée et de sortile d'eau traversent, par @deîs presse-étoupe, le fond 33 de l'organe central 9.
Cet agencement de la partie compresseur ,est très compact; d'autre part, il permet d'as surer la parfaite identité des efforts exercés par les gaz sur les. éléments homologues des deux ensembles de mobiles.
Ces ensembles de mobiles comprennent en effet: d'une part, les pistons de droite 3 du pre mier groupe de cylindres moteurs 1 avec leurs biellettes 5 reliant ces pistons 3 au pis ton 18, les pistons de gauche 4' des cylindres moteurs 2 du deuxième groupe avec leur pla que annulaire de liaison 8, les tiges de liai son longitudinale 5' reliant cette plaque 8 avec les pistons 18, 19 et 20 et qui traversent dans des presse-étoupe le piston compresseur basse pression 21,
les pistons 18, 19 et 20 -et l'enveloppe cylindrique 17 de l'étage haute pression; d'autre part. les pistons de gauche 4 des cylindres moteurs 1 du premier groupe de cylindres 1 avec la plaque 6 les reliant à l'or gane 9, les pistous, de droite 3' du deuxième groupe de cylindres, 2 avec la plaque 7 les reliant à l'organe 9, cet organe central 9, le piston compresseur haute pression 22 et le piston compresseur basse pressîon 21.
L'organe tubulaire central' présente une s:@etion rétrécie à la. hauteur de la, série de cy lindres moteurs, et une section élargie, à la hauteur du réfrigérant.
La machine des fig. 5 et 6 comprend douze cylindres moteurs à pistons libres op posés disposés autour d'un axe central et montés deux à deux en tandem de façon à former deux séries et quatre cylin dres compresseurs à simple effet à pis tons opposés également montés deux à deux en tandem.
Tous les pistons extérieurs, moteurs ou oo.mpi\esseurs sont reliés ensemble de façon à se déplacer simultanément dans le même sens, et il en est. de même pour tous les pistons intérieurs. Ainsi, lorsque les pis tons moteuixs: d'une des séries de cylindres sont au point mort extérieur, ceux (le l'autre série de cylindres sont au point mort intérieur.
Les pistons extéiieursi côté haut sont soli daris6s 'entre eux par une -couronne _48, les pistons extérieurs côté bas sont de même re liés entre eux par une couronne identique 49, les deux couronnes 48 et 49 étant reliées entre elles par huit paires de tirants. verticaux 50, 50', 50", etc., placés. -dans les intervalles des huit paires de éylind'res en tandem que Com prend la.
maeliine, qui présente, .en outre, deux glissières 51 dans le haut et 52 dans le bas; le long desquelles -coulissent, respectivement, la couronne 48 .et la couronne 49 par l'inter médiaire de pièces de frottement garnie, de métal antifriction 55 et 56.
Tous les pistons intérieurs haut et bas sont connectés entre eux par une couronne 44, laquelle est reliée à une -couronne supérieure 45 et à une couronne inférieure 46, au moyen de huit tirants 47 gui traversent --ans frotte- ment les couronnes 48 et 49.
Les couronne-si 45 et 46 coulissent le long des mêmes glssiè- res 51 et 52 par l'intermédiaire de pièces de frottement garnies de métal antifriction. Les deux ensembles, mobiles sont reliés par un mécanisme de synchronisation non représenté. Cette machine présente un -caractère inté- ress#ant, celui d'être autostabilisatrice en cas de déséquilibre accidentel de la, machine. Si, en effet,
un déséquilibre se produit, par exem ple, par la non-ignition du combustible dans un cylindre moteur, il résulte de cet incident sur les éléments<B>de</B> l'un des ensembles mobi les, l'existence d'un couple qui tend à faire basculer la machine dans une certaine direc tion, mais comme les mêmes masses gazeuses agissent :
sur les éléments homologues des deux mobiles avec l'a même force, mais dans .des directions opposées, le même incident provo quera sur les éléments du deuxième ensemble mobile un couple de moment identique et de sens opposé au précédent.
Ce, deux couples seront transmis par les organes -de friction aux deux glissières 51 et 52 sur lesquelles ils provoqueront :des couples antagonistes de même moment.
Ce, couples antagonistes étant égaux et opposés s'annuleront sans provoquer de réaction sur le bâti. Le bras de levier des couples transmis aux glissières étant égal à la distance des couronnes frottant sur ces.der- nières sera normalement de 5 à 10 fois plus. grand que le 'bras ,de levier -des couples per turbateurs, ce qui réduit très -efficacement l'effort de friction des pièces .de frottement.
Dans la machine représentée aux fig. 7 et 8 dans laquelle les cylindres moteursi sont montés .deux à deux en tandem de même que les cylindres -compresseurs, tous l'es pis tons extérieurs bas sont réunis entre eux et avec un organe tubulaire central 61 par une couronne 67.
Tous les. pistons extérieurs hauts sont également réunis entre eux et avec l'.organe 61 par une cou ronne 68. Les axes des, cylindres peuvent se trouver à des distances différentes de l'axe 71 de la machine, pourvu que la résultante des pressions qui agissent .sur les pistons. c6ïn- cid'e avec cet axe.
(La fig. 8 représente la machine dans une position inverse de sa po sition réelle).
Les pistons intérieurs haut et bas sont re liés entre eux et avec un organe tubulaire cen tral' 62 par la couronne 63. Cet .organe 62 a même axe que l'organe 61 et coulisse sur ce dernier. La couronne 63 a des dimensions plus fortes que celles, des couronnes 67 et 68 du fait que l'.égalisation des masses des deux ensembles mobiles nécessite de donner à cette couronne une masse légèrement supérieure au double de la masse d'une -couronne 67 ou 68,
1â masse de l'organe 62 étant plus faible que celle de l'organe 61 solidaire des couronnes 67 et 68.
Les organes tubulaires 62 et 61 frottent l'un contre l'autre par les pièces de frotte ment 69 et 70, placées, aux extrémités de l'organe 62. Par leur action mutuelle l'un con- tre l'autre, les .deux organes 61 et 62 jouent le rôle de stabilisateurs automatiques dans le cas où -se produit un déséquilibre acciden tel dans le jeu des foroes agis:-ant sur les deux ensembles mobiles.
Un tel déséquilibre pro duit en effet :sur l'un des deux cylindres un couple de renversement et sur l'autre Cylin dre un couple de renversement de moment exactement égal et exactement opposé.
Les deux ensembles mobiles sont reliés par un mécanisme de synchronisation qui peut s'appliquer identiquement à toutes les. autres machines décrites ici. L'ensemble mobile com prenant les pistons intérieurs est suspendu par les deux tirants 72 et 72' et d'eux biellet- tes aux deux extrémités homologues de deux leviers 74 et 74' montés sur deux arbres pa rallèles 75 et 75'.
De même, l'ensemble mo bile comprenant les pistons extérieurs est sus pendu par les tirants 76 et 76' et les biellettes 77 et 77' aux autres extrémités des deux mêmes leviers. La stabilité de la suspension est com plétée par une tige de guidage longitudinale 78, fixée en haut et en bas dans le bâti, le long duquel frotte un coussinet 79 porté par des bras solidaires de l'organe tubulaire inté rieur 61.
Afin de permettre de légers écarts des axes, il est laissé à chaque piston une certaine liberté de déplacement par rapport à la cou- ro:ane à laquelle il 'est relié. A cet effet, le piston n'appuie pas directement sur la face correspondante de la couronne, mais porte une pièce de frottement creuse appuyant sur un sabot en forme -de calotte sphérique porté par la couronne.
Cette pièce de frottement et ce sabot s'obtiennent l'une et l'autre simple- ment par moulage en coquille de métal anti friction.
Le sabot peut se déplacer d'une frac tion de millimètre d'ans tous les :sens et l'axe du piston peut tourner légèrement autour du centre géométrique de la surface sphérique du sabot. Ces mouvements sont naturellement de faible amplitude; ilis ne doivent, en principe, se produire qu'au départ, au moment où l'axe du piston s'ajuste à celui, du cylindre. Il est, cependant, prudent de prévoir un graissage sommaire des surfaces de contact.
Les. pistons sont retenus contre les sabots des couronnes par des liaisons élastiques. Dans les machines des fig. 5 et 6 et 7 et 8. les cylindres moteurs étant accouplés deux par deux en tandem et leur nombre étant un multiple de quatre, on pourrait agencer ces machines de façon que les cylindres moteurs fonctionnent suivant le cycle à quatre temps.
Dans ce cas, on pourrait choisir l'ordre,d'allu- mage de façon que chaque couple de cylin dres diamétralement opposés soit toujours en phase. De telles machines; surtout si elles sont suralimentées, peuvent présenter des :avantages particuliers notables bien qu'elles nécessitent une distribution mécaniquement commandée.
La sécurité des machines à quatre temps qui viennent d'être décrites. en référence aux fig. 5 à 8 est essentiellement assurée par le fait que les cylindres moteurs étant montés deux par deux en tandem, ceux de ces cylin dres qui se trouvent être dans la. phase de compression jouent naturellement le rôle de matelas de sécurité. En outre, dans ces ma- ehin:
es, les, longueurset les espaces morts pour ront être déterminés. -de telle sorte que si, en cas d'accident, un choc se produit entre les deux mobiles, ce choc ait lieu, dans le pre mier cas, entre les plateaux coulissiant sur les organes de guidage 51, 52 et, dans le second, entre les plateaux portés par l'organe tubu laire 61 et l'organe tubulaire 62, les tirants longitudinaux dans le premier cas,
et les or ganes tubulaires deus le deuxième jouant, dans ces conditions., efficacement le rôle de ressorts élastiques.
Pour établir une machine de grande puis sance, on pourrait monter en série deux ou trois groupes agencés comme ceux qui sont dé crits en référence aux fig. 5 à 8.