Brevet FR2423637A1 — publié le 19791116

On connait des compresseurs entrainés par des moteurs à pistons libres comportant des cylindres espacés axialement et commandés alternativement, comme décrit dans les brevets des Etats Unis nO 3.610.216, 3.853.100 et 2.526.384. Le moteur décrt dans chacun de ces brevets comporte un dispositif de synchronisation qui est soummis à une force maximum égale à la moitié de la force maximum produite par un piston moteur dans un des cylindres plus la moitié de la force résultant de la pression maximum dans les cylindres du compresseur multipliée par la section dTun piston dudit compresseur,.Dans un compresseur type, cela correspond approximativement à une force de 7.200 kg exercée par le piston moteur plus une force de 2.250 kg exercée par le piston de compresseur, eTest-à-dire une charge totale de 9.450 kg. Les moteurs à allumage alterné sont également très sensibles aux variations de pression dans leurs cylindres respectifs. Ces variations de pression sont imputables, dans les cylindres des moteurs diesel,à la formation de calamine dans les injecteurs, dans les moteurs à allumage par étincelles,à des différences de réglage du carburateur,et dans les moteurs à deux temps,à une olstruction des lumières. En outre, dans les moteurs à fonctionne- ment alternatif, on peut seulement faire varier la course de sortie en modifiant le taux de compression dans les cylindres moteurs, ce qui diminue le rendement en charge partielle sans éven- tuellement être capables d'être réduis à une puissance de sortie nulle. Dans le brevet des Etats Unis nO 3.525.102, on a décrit un moteur comportant deux pistons se déplaçant en sens opposés dans deux cylindres respectifs disposés parallèlement ou côte à cote Cette conception présente l'inconvénient que, lorsqu'il se produit un allumage incorrect dans un des cylindres, il en résulte une distorsion du mécanisme de synchronisation entrainant une réduction de rendement, voire une détérioration du moteur. Egalement,le moteur est drune conception sassive que la vitesse et la puissance sont sensiblement réduites. Selon lTinvention, on remédie aux inconvénients précités des compresseurs de type connu ayant des moteurs à pistons libres. Au contraire, la force maximum s'exerçant sur le mécanisme de synchronisation intervenant dans la présente invention, pour les mêmes dimensions que celui de type connu mentionné dans l'exemple ci-dessus, est seulement de 4.500 kg, cTest à dire moins de la moitié de la force s'exerçant sur le dispositif de synchronisa- tion de type connu. Entre outre, selon l'invention, en cas dTal limage incorrect d'un cylindre, aucune force de aistorsion nta lt sur le mécanisme de régulation pour affecter son fonctionnement. De plus, le dispositif selon l'invention peut être parfaitement ré lé ou commandé à une puissance de sortie comprise entre 0 et sans sans que le taux de compression des cylindres dtentralne ment soit affecté ou modifié, de sorte qu'on obtient, pour toutes les valeurs de charge, le rendement maximum. L'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre dtexemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels la fig. 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation de 11 invention. la fig. 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la fig. I. La fig. 3 est une vue schématique dtun second mode de réalisation de l'invention, et la fig. 4 est une coupe selon la ligne 4-4 de la fit. 3. Sur la fig. I, on a désigné par 11 un cylindre moteur qui contient un piston 12 et est disposé coaxialement à un cylindre opposé 13 contenant un piston moteur 14, les deux cylindres étant axialement espacés l'un de l'autre. Entre les deux cylindres opposés est situé un carter 15 comportant un compartiment 15 destiné à recevoir un mécanisme d'inversion de mouvement de synchro- nisation et d'équilibrage, désigné dans son ensemble par la référence 17, ainsi qu'un cylindre 18 dans lequel coulisse un piston de compresseur 19. Des soupapes dTarrêt 20 et 21 permettent respectivement l'entrée et la sortie d'un fluide dans le cylindre 15 . Le mécanisme 17 est dans l'ensemble le même que celui décrit en détail dans les brevets américains précités n 2.610. 216 et 3.853.100 ; ce mécanisme comprend un élément 22 constitué par une crémaillère à double denture reliée au piston de compresseur 19 par une tige 19a, ce piston 19 étant lui-même relié à un piston moteur 14 par une tige 14a. Un élément 23 en forme de boîte copoant deux crémaillères 23a espacées et orientées l'une vers ltautre vers l'intérieur est relié au piston moteur 12 par des tiges 12a. Des engrenages 24 montés sur des tourillons de paliers fixes 25 comportent des dents en prise avec celles des crémaillères des éléments 22 et 23.Des fentes 26 dans lesquelles passent les tourillons 25 permettent à ltélément 23 dTeffectuer un mouvement de va-et-vienans le carter 15 en sens inverse des mouvements de 1 T élément 22. Une chambre dtamortissement 27 peut comporter des commandes (non représentées) aidant à la commande du fonctionnement du moteur, dTune manière classique. Les éléments du dispositif selon lTinvention sont représentés dans les positions qu ils occupent normalement au moment de allumage simultané du carburant dans les cylindres 11 et 13 en marche normale. Lors de cet allumage simultané, le pistion 12 et l7élément-23 se déplacent vers le piston 19 tandis que les pistons 14 et 19 et la crémaillère double 22 se déplacent en direction du piston 12. Puisque les forces exercées par les pistons moteurs sont orientées en sens opposés de part et d'autre des engrenages 24, ces forces sont équilibrées par rapport aux tourillons d'appui 25. LTair ou tout autre fluide comprimé qui a pénétré dans le cylindre 18 par lTintermédiaire de la soupape d'arrêt 20 est comprimé et est refoulé a travers la soupape d'arrêt 21 à ltextérieur du carter 15.La pression résiduelle régant dans la chambre de compression et/ou une pression négative régnant dans la chambre d'amortissement 27 contrat alors les pistons à revenir dans leurs positions allumage Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur la Fig. 3, le cylindre 111 contenant le piston moteur 112 est placé entre le carter 115 et le cylindre de compresseur 118. Le cylindre 113.a son piston moteur 114 relié directement à une crémaillère double 122 par une tige 114a alors que le piston de compresseur 119 est relié à un élément 123 à crémaillère extérieure ou espacée 123a à l'aide de deux tiges ll9a. Le piston moteur 112 est relié à ltélément 123 à l'aide de la tige 112a. Le fonctionnement dga variante de la Fig. 3 est essentiellement le même que celui de la fig. 1, la différence principale consistant en ce que- le piston du compresseur fait partie de ltensemble qui comprend ltélément à crémaillères espacées 123 au lieu d'trie associé à la crémaillère double intérieure 122. Cela signifie que poids de ltélément 123 est bien inférieur à celui de ltélément 23 et que le poids de la crémaillère double 122 est bien plus grand que celui de la crémaillère double 22, en vue d t assurer un équilibrage correct des deux ensembles se déplaçant dans des directions opposées. Le poids des autres éléments de chaque ensemble peut également varier. Le fonctionnement de ltensemble compresseur de la fig. 3 est le même que celui de la fig. 1. Bien entendu, la portée de ltinvention ntest pas limitée aux seuls modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs mais elle couvre également toutes les variantes qui ne différeraient que par des détails. RE8E;ND1CATIONS 1 - Moteur à pistons libres, caractérisé en ce qu'il comprend deux cylindres opposés selon un axe longitudinal commun, un premier piston moteur placé dans un des cylindres, un second piston moteur placé dans l'autre cylindre, un dispositif absorbant 1'énergie relié au premier piston moteur et mobile avec celui-ci et un dispositif d'inversion de mouvement, de synchronisation et d'équilibrage placé sur ledit axe et assurant l'accouplement du dispositif absorbant lténerzie avec le second piston moteur, lesdits cylindres étant agencés pour être allumés simultanément de façon que chaque piston moteur exerce sur le dispositif absorbant lténergie une force orientée dans le même sens afin de le faire déplacer dans une direction déterminée. 2 - Moteur à pistons libres selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'inversion de mouvement, de synchronisation et dTéquilibrage comporte une crémaillère double, deux engrenages espacés qui sont chacun en prise avec une denture de ladite crémaillère, et deux crémaillères espacées reliées rigidement entre elles et également en prise avec lesdits engrenages sur les côtés opposés de la crémaillère double et de la paire d'engrenages, 3 - Moteur à pistons libres selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif absorbant l'énergie est accouplé à la crémaillère double de façon à se déplacer à l'unisson avec celle-ci. 4 - Moteur à pistons libres selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif absorbant 1 T énergie est accouplé aux deux crémaillères espacées de façon à se déplacer à l'unisson avec celles-ci. 5 - Moteur à pistons libres selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif absorbant lténergie est un compresseur. 6 - Moteur à pistons libres selon la revendication , caractérisé en ce que le compresseur comprend une chambre dtamor- tissement. 7 - Moteur à pistons libres selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif absorbant lténerGie et le dispositif dtinversion de mouvement, de synchronisation et d'qui libage sont disposés coaxialement entre les cylindres. 8 - Moteur à pistons libres selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif inversion de mouvement, de synchronisation et d'équilibrage est disposé coaxialement entre les cylindres et en ce que le dispositif absorbant l'énergie est placé au delà dTun des cylindres, du côté opposé au dispositif d'inversion de mouvement, de synchronisation et d'équilibrage 9 - Moteur à pistons libres selon 12 revendication I, caractérisé en ce que les cylindres sont espacés ltun de ltautre. 10 - Moteur à pistons libres selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu seulement une paire de cylindres et seulement une paire de pistons moteurs.