Brevet FR2538853A2 — publié le 19840706

FR 2538853 A2 19840706 FR 8212764 A 19820721 La demande de brevet N 81 19 495 déposée le 16 Octobre 1981 à Paris et intitulée "transformateur de mouvement à structure propre pour machine en barillet" apportait une solution intéressante à un certain nombre de problèmes qui se posent dans les mécanismes en barillet où les efforts des plstons sont en grande partie supportés par une rotule cantrale; la présente addition a pour but d'appliquer le principe de la structure autonome aux trausformateurs de mouvement toujours. en barillet, mais dont l'axe de rotation coudé ou en "Z" reçoit l'intégralité des efforts des pistons. En effet, la séparation des efforts dûs aux chocs des pistons de ceux correspondant au couple-moteur ou au couple d'antraînement, séparation possible peu rotule, d'est plus obligatoire dans un certain nombre de cas, et en particulier dans ceux où l'on peut utiliser certains matériaux à haute résistance et à haute limite élastique, tels les composites, susceptibles de supporter indéfiniment les chocs ou les ef- forts alternés ou les contraintes particulieres- La présente invention est donc caractérisée par le transformateur de mouvement dans lequel le plateau louvoyant qui fait un angle compris entre 18 et 27 degrés avec le plan perpendiculaire à laxe de rotation, transmet directement les efforts des pistons à un arbre suivant le schéxna I (l'axe de rotation est mie les deux parties de arbre cou dé) ou à deux. arbres suivant le schéma II (les axes de rotation sont constitués par les deux parties dans le prolongement l'une de l'autre des deux arbres coudés, suivant des angles compris entre 153 et 162 degrés, arbres. entre les quels tourillonne l'axe du transformateur de mouvement, les deuxièmes côtes de ces arbres coudés étant parallèles). il est hon do remarquer que, dans tous les cas, la structure propre permet non seulement de laisser passer les bielles par des orifices fixes de faible section, mais aussi facilite l'implantation axes destinés à transmettre des mouvements de rotation, l'établissement de circuits héydrauliques et même le passage, à travers sa paroi, de flux magnétique ; ceci est dû au fait qu'il est possible, ou particulier gracie à la séparation thermique, de traiter la partie traosformateur de mouvement comme un ensemble mécanique précis, affranchi des problèmes de dilatation propres aux machines thérmiques. Il est ainsi évident que le transformateur de mouvement peut alors atre solidaire d'éléments accessoires, meme non mécaniques, que ceux-ci soient totalement ou partiellement inclus dans la structure; il est aussi évident que dans le cas d'un transformateur de mouvement à deux arbres (trans formation en Il "Z")s la partie médiane de ce transformateur bi-conique peut être fictive. Il convient aussi de constater que, dans tous les cas, la conception de sous-ensembles remplissant une fonction propre facilite la solution: - des problèmes thermiques. ou chvniques, grâce à lad-- jonction de couches isolantes étendues sur les parties de la structure et du bloc de compression qui se font vis à vis et, si nécessaire, par l'emploi d'un système de joints le long des bielles; les résultats ainsi obtenus peuvent encore être améliorés par la création, dans l'espace séparant transformateur de mouvement et bloc de compression, d'un d;Lsposi- tif de ventilation d1un gaz approprié, air ou gaz neutre par exemple, ou encore un fluide; - des problèmes acoustiques, grâce à la localisation des. bruits dans la partie de la machine où ceux-ci prennent naissance; il devient alors possible d'utiliser dans les endroits ainsi repérés des substances. composites amortissant les bruits d'une manière plus ou moins sélective; de plus, il est facile d'éviter les vibrations et les phénomènes de résonance par la suppression ou au moins la réduction maxima des surfaces planes qui se mettent en vibration; - de la compression accessoire ou non de l'air (ou du gaz) à une pression élevée (cas des compresseurs) ou à une pression relativement faible (cas des moteurs actuels équipés de turbocompresseurs). Pour cela, plusieurs solutions sont possibles; le choix entre celles-ci dépendant de l'usage final. Si le but de la machine est un moteur, il est possible d'utiliser une portion dXun axe traversant la partie où se fait le travail des pistons pour faire ul étage-turbine grâce à des pâles montées radialement sur axe; il est aussi possi ble pour les diésels dont le vitesse noyenne des pistons est assez basse, d'utiliser un joint élastique qui pourrait être fait d'un composite élastique et hon conducteur de la chaleur et qui entourerait le corps de la bielle; bien entendu, cette solution pourrait s'appliquer aux moteurs ayant des vitesses plus importantes des pistons si les progrès des composites permettaient une amélioration de llévacuation de la chaleur. Si le but final est un compresseur ou un moteur ayant lule vitesse élevée des pistons, il est possible et même recommandé d'utiliser des pistons à tiges. En effet, en raison de l'absence quasimtotale de vibrations, absence de à l'équilibrage rigoureux du transforma- teur de mouvement (ce qui est généralement pas le ces avec un vilebrequin), et en raison de la très faible inclinaison des bielles, la poussee et par suite le moment de celle-ci sur le guide axial est faible et n'est pas aggravée par des vibrations; aussi. le guidage de pistons au bas de la tige est beaucoup plus facile, donc moirs important que sur un moteur classique. Dans ces conditions et contrairement au système "Bielle Manivelle" la longueur de l'ansemble allant du corps du piston au centre de la rotule du transformateur cie mouvement est pratiquement la meme, la masse aussi, donc les inerties des pièces en mouvement sont pratiquement inchangées, ce qui autorise la même vitesse de rotation que le même moteur équipé d'une bielle simple., ce qui n1 est pas le cas es moteurs classiques équipés de pistons à tiges. La disposition eli barillet avec structure propre en dehors du fait qu'elle facilite grandement les réglages et les montages, permet de réaliser, dans d'excellentes conditions économiques des compressieurs oui des moto-compresseurs difficiles à exécuter avec d'autres techfniques (problèmes chimi- ques), des moteurs suralimentés par l'utilisition de la fce interne des pistons qui se trouvent ainsi refoidis, des moteurs très légers grâce à la partie mécanique "froide", etc... Tous ces avantages s'ajoutent évidemment à ceux que permet normalement la géométrie du barillet: meilleure répartition du mélange air-carburant, simplification du mécanisme de distribution, etc... R E V E N D I C A T I O N S I - Tchine à pistons disposes en barillet, à mouvement louvoyant dont le transformateur de mouvement est situé à llintérieur dllme structure qui lui est propre, et ainsi transformateur et structure forment un sous-ensemble indépendant díoù sortent les. bielles par des orifices dXune section peu différente de.celle des bielles, et éventuellement un ou deux axes pour transmettre des mouvements de rotation, suivant la revendication I du brevet principal, caractérisée en ce que le transformateur de mouvement comporte un plateau louvoyant présentant une inclinaison comprise entre .18 et 27 degrés par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, plateau qui transmet directement les efforts des pistons àun arbre (ou aux arbres) débouchant ou.::non, arbre (ou arbres) réalisé en un matériau à haute. résistance et à haute limite élastique tel que matériau composites II - Machine à pistons disposés en barillet, à mouvement louvoyant suivant la revendication I du présent brevet, caractérisée par la présence de surfaces courbes ou gauches sur le bloc de compression et/ou sur la structure, III - Machine à pistons disposés en barillet, à mouvement louvoyant suivant la revendication I du présent brevet, caractérisée par l'emploi sur les parties où se produisent les vibrations, de matières composites au voisinage du lieu où ces vibrations sont engendrées. IV -. Machine à pistons disposés en barillet, à mouvement louvoyant suivant la revendication I du présent brevet, dans laquelle les biellos sont articulées sur les pistons, caractérisée par l'utilisation de la face interne des pistons pour comprimer l'air ou le gaz, et par la réalisation de l'étan- chéité assurée par un joint élastique au niveau du passage de la bielle; ceci afin de réaliser un nouvel étage de compression0 V - Machine à pistons disposés en barillet, à mouvement louvoyant suivant la revendication I du présent brevet, caractérisée par llutilisation de la face interne des pistons pour comprimer 11 air ou le gaz, et par la réalisation de l'étanchéité réalisée au moyen de pistons à tiges. VI - Machine à pistons disposés en barillet, à mouvement louvoyant suivant la revendication I du présent brevet et destinée à constituer un moteur, caractérisée en ce qu'un axe lié au transformateur de mouvement est muni de pâles, formant ainsi une turbine destinée à l'alimentation du dit moteur.