Brevet FR2384102A1 — publié le 19781013

La présente invention concerne les systèmes cylindre(s) piston(s), pour les moteurs et, plu5 particulièrement, les systèmes cylindreS pisto3)utilisés, entre autres dans les moteurs à combustion interne, les machines à vapeur, les pompes, les compresseurs, les amortisseurs à cylindres, les presses hydrauliques, les machines et les dispositifs pneumatiques. En matière de moteurs à combustion interneoil existe diverses combinaisons typiques de systèmes cylindres-pistons a' savoir les systèmes t en ligne, en X, radiaux, horizontaux opposés (Le moteur rotatif Wnnkeln n'utilise pas due cylindrues), Dans tous ces cas les cylindres sont au point de vue de leur géométrie vraiment cylindriques.On peut tirer la même conclusion pour les cylindres utilisés dans les machines à vapeur, pompes et compresseurs* Le système cylindre-piston classique implique nécessairement nn mouvement rectiligne de va-et-vient du piston et, pour la plupart des applications, un mécanisme assez complexe pour convertir ce mouvement en mouvement rotatif0 La présente inventions c'est-à-dire "le système cylin- dre(s)-piston(s) en arc1,, implique un mouvement circulaire réciproque du piston (ou des pistons) qui constitue en lui-même un élément du mouvement rotatif. I1 est en général plus facile et plus efficace de convertir un mouvement circulaire réciproque en mouvement rotatif qu'un mouvement rectiligne en mouvement rotatif. De ce simple fait découle l'avantage manifeste du présent système cylindre(s)piston(s) sans même tenir compte des applications où le type de mouvement désiré est circulaire réciproque et dans lesquelles les pertes d'énergie attribuables à la transmission se trouveraient fort réduites.Une remarque similaire peut se faire dans le cas des amortisseurs qui utilisent des systèmes cylindre(s)-piston(s) à cylindres vraiment cylindriques ; ceux-ci, n'absorbent pas efficacement les chocs qui impliquentun déplacement tangentiel du mécanisme, comme dans les amortisseurs de la suspension des voiturnes Avec le dispositif, selon l'invention, quand la résultante des forces de choc est tangentielle, son absorption est très uniforme et très efficace puisqu'elle se fait sur tous les points dru parcours d'amortissement grâce à une autre force de même direction de sens contraire. le système cylindre(s)-piston(s) selon la présente m- vention peut contribuer à améliorer l'efficacité thermodynamique des moteurs à combustion interne, des machines à vapeur, des compresseurs, etc., ce qui peut généralement se traduire par des économies de combustible aussi bien que d'espace et de poids des mé cynismes. Le système cylindre(s)-piston(s) selon l'invention multiplie les possibilités de projets et de constructions de toute sorte de machines et appareils utilisant actuellement des systèmes cylindre(s)-piston(s) classiques. Il est, en plus, particulièrement propre au dessin et à la construction de systèmes mécaniques dont le mouvement est circulaire réciproque, et rotatif. La présente invention évite la friction des pistons sur les parois ou les chemises des cylindres pendant les phases de compression et d'explosion. Ceci prolonge la vie utile des cylindres. La présente invention évite l'utilisation des coussinets qui sont des pièces chères et qui s'usent éventuellement. Elle n'utilise pas de vilebrequin qui est une pièce difficile à équilibrer tant au point de vue statique que dynamique et qui est le siège de vibrations et de torsions, surtout à des vitesses critiques Dans la présente invention des valeurs élevées de moment de torsion (ou rotation) même à des vitesses de fonctionnement relativement basses sont transmises à l'arbre central.Tout ceci implique un meilleur rendement spécifique en ce qui concerne le combustible et le lubrifiant0 On va décrire maintenant la présente invention en se référant aux dessins annexés parmi lesquels : les figures 1 et 2 représentent schématiquement des modes de réalisation de l'invention à un piston et à deux pistons respectivement ; les figures 3 et 4 représentent schématiquement un mode de réalisation de la présente invention appliqué à une machine à vapeur la figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation de la présente invention à deux cylindres pour moteur à combustion interne. le système cylindrets)-piston(s), objet de l'invention, comporte comme on peut le voir sur les figures 1 et 2 un tube I , courbé longitudinalement en arc et mnni d'un ou de deux pistons 2 avec les ouvertures nécessaires aux extrémités pour permettre le mouvement des bielles de connexion 3. Les bielles et les pistons peuvent avoir la mgme courbure que le cylindre0 les systèmes de soupapes varient selon l'application désirée mais, du fait qu'ils sont classiques , ils ne constituent pas en soi un élément de la présente inven tion. Les figures 3 et 4 illustrent un système cylindre(s)piston(s) en arc à action double comprenant un cylindre 1 s muni d'un piston 2 et de ses bielles en arc 3 et pouvant être appliqué à une machine à vapeur. La soupape 4 du schéma est du type glissante ou "Delta" O Cette soupape, dont le mécanisme alternatif de fonctionnement est classique, est mue par une autre bielle 5 en arc, concentrique comme les bielles à piston 3 Cette soupape permet l'admission de la vapeur à haute pression alternativement dans la chambre droite 6 et dans la chambre gauche 7 du cylindre et ouvre les conduits nécessaires à l'échap- pement de la vapeur usée, c'est-à-dire à basse pression. La vapeur est admise par l'entrée 8 . Dans la pre pipière partie du cycle la soupape glissante 4 , qui est creuse, se trouve placée à gauche, ce qui permet l'entrée de la vapeur à travers le conduit 9 dans la chambre droite du cylindre 6 tandis que la vapeur usée, recueillie dans la chambre gauche 7 s s'échappe par le conduit 10. et le conduit de sortie li qui mène au condensateur (non représenté). Ces deux derniers conduits sont branchés par la cavité inférieure de la soupape glis santé, Dans la dernière partie du cycle, d'ailleurs tout à fait symétrique au cycle antérieur, la soupape glissante 4 se trou- ve placée à droite ; la vapeur à haute pression qui pénètre toujours par l'entrée 8 avance par le conduit ouvert 10 dans la chambre gauche du cylindre 7 et force le piston 2 à se déplacer tangentiellement vers la droite. La cavité inférieure de la soupaps glissante établit maintenant la communication entre le conduit 9 et le conduit de sortie 'il par lesquels la vapeur usée s'échappe vers le condensateur. la figure 5 il1tre un système cylindre(s)-piston(s) simple à deux cylindres courbés leç piston unique pouvant être appliqué à des moteurs à combustion interne, à des machines à vapeur, et autres, On y voit les pistons 2 , leurs bielles courbées qui sont unies en une seule pièce 3 et un levier radial 12 qui transmet à l'axe 13 le mouvement circulaire alternatif des pistons. On peut y remarquer que le point mort haut d'un cylindre correspond au point mort bas de l'autre, ce qui implique respectivement le volume minimal et maximal de chaque cylindre courbé. le dispositif illustré par la figure 5 peut être muni d'un mécanisme qui convertit le mouvement circulaire alternatif en mouvement rotatif, ce mécanisme fera l'objet d'une demande de brevet- différente. le mouvement du piston dans le système cylindre(s)-piston(sS7 selon l'invention donne lieu à des fonctions d'accélération et de moment de torsion différentes de celles des pistons des systèmes cylindre(s)-piston(s) ordinaires ce qui permet de nouvelles applications dans le projet et la construction des systèmes mécaniques et, surtout, donne lieu à des économies importantes dans la consommation de combustible, Ea effet, dans la présente invention grâce à la longueur considérable du levier radial, de hautes valeurs de moment de torsion peuvent être transmises l'arbre central , m8me à des vitesses de fonctionnement relativement basses et sur un large intervalle de cette variable ; ceci donne lieu à une transmission et une utilisation meilleures et plus efficaces de l'énergie livrée par les systèmes cylindre(s)-piston(s) . En outre on peut éviter l'accroissement de la friction associée aux moteurs effectuant de nombreux tours !s Le dispositif faisant l'objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où il s'agit de machines ou appareils susceptibles d'utiliser des cylindres classiques. Il faut y inclure le domaine des moteurs à combustion interne, des machines à vapeur, des pompes de tout genre, des machines soufflantes et des compresseurs, des amortisseurs à fluides (hydrauliques,pneumatiques, etc.*) et autres applications telles que les compteurs volumétriques d'eau ou d'autres fluides,les cylindres de freins, et en général tous les appareils ou dispositifs pneumatiques ou hydrauliques, particulièrement quand il s'agit d'un mouvement rotatif ou circulaire0 REVENDICÂTIONS 1. Système- cylindre(s)-piston(s) pour moteurs à combustion interne, machines à vapeur et autres machines et mécanismes utilisant de tels systèmes, caractérisé par le fait qu'il comprend un tube courbé longitudinalement en arc, ou segment de tore creux, et muni de culasses et dtun piston avec sa bielle, 2. Système cylindre(s)-pistonÇs) pour moteurs à combustion interne, machines à vapeur et autres machines et mécanismes utilisant de tels systèmes caractérisé par le fait qu'il comprend un tube courbé longitudinalement formant un segment de tore creux muni de deux pistons avec leurs bielles. 3. Système cylindre(s)-piston(s) selon les revendications 1 ou 2 , caractérisé par une trajectoire en arc do piston ou des pistons qui sont animés comme leurs bielles d'un mouvement circulaire réciproque. 4. Système cylindre(s)-piston(s) selon la revendication 3 2 caractérisé par l'absence de mouvement relatif entre le piston et sa bielle de connexion. 5. Système cylindre(s)-piston(s) selon la revendication 4, caractérisé par le Sait qu'iL comprend plusieurs cylindres placés concentrituement dans un ou plusieurs plans, les pistons des cylindres adjacents d'un mEme plan ayant leurs bielles unies formant en fait une seule pièce qui est à son tour unie à un ou plusieurs leviers radiaux ou bras de commande qui transmettent un mouvement circulaire réciproque à un arbre central commun0