Brevet FR2595120A1 — publié le 19870904

Tubulure de raccord entre carburateur et chambre d'explosion ________________________________________________ L'invention concerne une tubulure de raccord entre carbu- rateur et chambre d'explosion pour des outillages, en particu- lier des tronconneuses à chaine, entraînés par moteur ther- mique et notamment par moteur deux temps, avec une pluralité de bosses réparties sur la majeure partie de la circonférence intérieure de la paroi de la tubulure et disposées les unes derrière les autres. Des tubulures de raccord de ce genre servent à relier le carburateur à la chambre d'explosion. C'est au travers de ces tubulures que le mélange carburant-air préparé dans le carbu- rateur pénètre dans la chambre d'explosion de la machine à combustion interne. Des tubulures de raccord bien connues de ce genre présen- tent une paroi intérieure aussi lisse que possible afin de mi- nimiser les résistances hydrauliques entre le carburateur et la chambre d'explosion et donc les pertes de puissance qui en résultent. En service, lorsque le mélange carburant-air passe du car- burateur à la chambre d'explosion, une partie du carburant se condense sur la paroi intérieure de la tubulure de raccord. Lorsque la paroi intérieure est lisse, il se produit ici la formaticn d'un film. continu de carburant qui présente des in- convénients, en particulier à bas régime (marche à vide). Le film de carburant condense sur la paroi intérieure du coude et présentant une viscosité beaucoup plus grande que ie carburant dispersé en gouttelettes s'écoule, selon la co.d tion de pres- sion à l'intérieur de la tubulure de raccord, le lrcg de la paroi intérieure de celle-ci, vers le carburateur ou vers la chambre d'explosion. Des études plus approfondies ont démontré que le film de carburant retourne tout d'abord vers le carbu- rateur o il s'accumule à la jonction, par exemple sur une arête entre la tubulure de raccord et le carburateur, jusqu'à ce qu'il soit aspiré brusquement et presque entièrement dans la chambre d'explosion. Cette quantité de carburant introduite brusquement dans le mélange carburant-air provoque un fort surenrichissement du mélange, ce qui a pour effet de réduire brutalement la vitesse de rotation du moteur jusqu'à ce que la chambre d'explosion reçoive à nouveau un mélange normal. Cette aspiration dans la chambre d'explosion du film de carburant formé sur la paroi intérieure de la tubulure de raccord inter- vient périodiquement. Dans un moteur deux temps d'une tronçon- neuse à chaîne, ce processus se répétait, par exemple, à des intervalles d'environ 10 sec. Pendant le temps nécessaire pour la formation et l'accumulation du film de carburant sur la paroi de la tubulure de raccord, le mélange carburant-air est appauvri en carburant de sorte que le moteur recoit un mélange trop pauvre. Lorsque le film de carburant se détache, la com- position du mélange change et donne un mélange trop riche. Cela provoque des variations considérables de la vitesse à vide qui peuvent, par exemple, être de l'ordre de 500 t/min. Ces variations de la vitesse à vide se produisent notamment dans des moteurs modernes de construction légère dont les masses tournantes sont réduites dans une large mesure de sorte qu'une compensation de la vitesse de rotation par l'inertie de masse du moteur ne se produit que dans une faible mesure. Sans le recours à des modifications de la construction, ce problème ne peut être résolu qu'en réglant la vitesse à vide sur un niveau plus élevé, ce qui est peu économique et renferme, en plus, le risque d'un dépassement de la vitesse d'embrayage dans le cas des appareils équipés d'un embrayage centrifuge. Un réglage exact de la vitesse à vide est impossible du fait des variations rencontrées, en plus, l'usure du moteur est augmentée inutilement. Pour les outillages qui ne sont pas seulement utilisés dans une position prédéterminée, mais qui doivent également être manipul&s dans des positions inhabituelles, par exemple tournés de 180 , ces variations de la vitesse dé rotation en marche à vide se produisent également d'une manière accrue lors du pivotement de l'appareil, étant donné qu'à la suite d'un changement brusque des conditions de pression dans le carburateur influence de la force de gravité - un film de carburant migre souvent le long de la paroi de la tubulure de raccord du carburateur vers la chambre d'explosion. Cela dé- clenche des variations de la vitesse de rotation qui peuvent conduire à des ratés et même à l'arrêt de la machine, en par- ticulier dans le cas d'un enrichissement trop important du mélange qui se produit subitement. On connaît déjà une tubulure de raccord avec paroi inté- rieure structurée destinée à diminuer le détachement subit du film de la paroi. Cette tubulure de raccord comporte des bosses annulaires de section rectangulaire qui sont disposées en série dans la direction de l'axe et qui sont interrompues par des canaux s'étendant dans le sens axial de façon à former plusieurs rangées de bosses rectangulaires réparties sur la circonférence. Cette tubulure de raccord n'apporte pas, elle non plus, une solution aux problèmes décrits ci-dessus parce que les bosses relativement importantes sur la paroi intérieure ne sont pas capables d'arrêter, au moment de l'aspiration vers la chambre d'explosion, des parties assez importantes du film de carburant qui s'y dépose. En particulier les canaux longitudi- naux parallèles à l'axe et disposés entre les bosses sont res- ponsables de ce que des quantités de carburant assez impor- tantes passent brusquement dans la chambre d'explosion, par exemple lorsque la machine est basculée et que, du fait du changement de la pression dans le carburateur, du carburant liquide parvient à la paroi de la tubulure de raccord. Ce carburant s'écoule alors directement, le long des canaux parallèles à l'axe, dans la chambre d'explosion en provoquant une réduction temporaire de la vitesse de rotation. Cette tubulure de raccord comportant une paroi intérieure structurée ne conduit donc pas, elle non plus, à un résultat satisfai- sant. En partant du niveau de la technique mentionné, la pré- sente invention a pour objet de perfectionner une tubulure de raccord du genre précité de telle façon qu'une aspiration su- bite d'un film de carburant dans la chambre d'explosion est évitée et qu'un écoulement de carburant le long de la paroi de la tubulure de raccord est empêché. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'une tubulure de raccord du genre précité comprend une multitude dense de bosses disposées les unes derrière les autres - dans la direction d'écoulement principale du mélange de gaz traver- sant la tubulure - de telle façon que la formation de canaux parallèles à l'axe est évitée. La conformation de la tubulure de raccord selon l'inven- tion permet d'éviter les inconvénients précités de telle façon que le moteur thermique présente une vitesse à vide essentiel- lement constante. Les bosses disposées les unes derrière les autres dans le sens axial de la tubulure de raccord s'opposent à un écoulement de carburant le long de la paroi de la tubu- lure de raccord de sorte qu'un filr de carburant qui se dépose sur la paroi est déchiré lors de l'aspiration vers la chambre d'explosion et que seule une faible partie de ce carburant pénètre de manière brusque dans la chambre d'explosion. Certes, la conformation selon l'invention n'empêche pas entiè- rement le dépôt de carburant sur la paroi de la tubulure de raccord, mais une aspiration subite de la totalité du film dans la chambre d'explosion est évitée. De plus, il n'y a pas de reflux à la jonction vers le carburateur étant donné que des petites quantités de carburant sont respectivement rete- nues sur chaque bosse. Les intervalles de temps dans lesquels une partie du film de carburant dépcs& est aspirée dans la chambre d'explosion sont extremement courts pour la confor- mation selon l'invention de telle façon que seules parviennent à la chambre d'explosion des quantités faibles en conséquence du carburant déposé sur la paroi. De ce fait, les variations de la vitesse à vide sont diminuées considérablement de façon à assurer un régime régulier du moteur en marche à vide. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, les bosses sont réparties sur l'ensemble de la circonférence inté- rieure de la tubulure de telle façon que, même en cas de bas- culement de la machine, lorsque l'arrivée du mélange carbu- rant-air vers le carburateur est momentanément modifiée en raison du changement des conditions de pression, la vitesse à vide reste essentiellement constante puisqu'un écoulement direct de carburant liquide le long de la paroi de la tubulure de raccord est empêché de manière efficace par les bosses décalées les unes par rapport aux autres dans le sens axial. Il importe alors en particulier que les bosses soient réparties sur toute la circonférence intérieure de la tubulure de raccord pour empêcher, dans toutes les positions, un écoulement le long de la paroi intérieure de la tubulure de raccord. Il est particulièrement avantageux de disposer les bosses sur des bandes hélicoïdales le long de la paroi intérieure de la tubulure de raccord parce que dans ce cas l'écoulement de liquide est constamment dévié de la direction axiale de la tu- bulure de raccord, ce qui provoque très rapidement une rupture du film de carburant. Il est avantageux de donner, par exemple, aux différentes bosses une forme hémisphérique ou prismatique, et de préfé- rence prismatique, pour qu'elles constituent à proximité de la paroi de la tubulure de raccord une résistance aussi grande que possible pour le film de carburant et que, en direction du centre de la tubulure de raccord, elles opposent une résis- tance aussi faible que possible au passage du mélange carbu- rant-air de faTon à éviter dans une large mesure des pertes de puissance par des tourbillonnements dans la région de la paroi. Pour assurer même dans des conditions défavorables la rup- ture du film de carburant qui se dépose sur la paroi, les bosses peuvent être conformées de telle façon qu'elles se ter- minent en pointes en direction de l'axe de la tubulure de rac- cord. Les bosses peuvent également être réalisées d'une ma- nière à la fois simple et efficace par la mise en place d'un moletage en croisure sur la face intérieure d'une tubulure de raccord étant donné que le moletage en croisure aboutit à une multitude de bosses disposées les unes derrière les autres et qu'il assure de ce fait une rupture rapide du film de carbu- rant adhérant à la paroi tout en opposant au passage du mé- lange carburant-air une résistance due au frottement contre la paroi. Il est avantageux de conformer une.tubulure de raccord avec les bosses décrites en une seule pièce. Mais suivant les exigences, il peut être plus avantageux d'engager un insert correspondant avec profil intérieur dans une tubulure de rac- cord présentant, par exemple, une paroi intérieure lisse. La description qui va suivre, en regard des dessins an- nexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente schématiquement et partiellement en coupe longitudinale une tronçonneuse à chaîne avec une tubu- lure de raccord selon l'invention; la figure 2 représente, à plus grande échelle, une vue de côté de la tubulure de raccord de la fig. 1; la figure 3 représente une coupe longitudinale de la tubu- lure de raccord représentée à la fig. 2; la figure 4 représente la conformation de la paroi inté- rieure d'une tubulure de raccord selon l'invention; la figure 5 représente une coupe suivant la ligne V-V dans la fig. 4; la figure 6 représente un autre mode de réalisation de la conformation de la paroi intérieure dans une représentation conforme à la fig. 4; la figure 7 représente une coupe suivant la ligne VI-VI dans la fig. 6; la figure 8 représente une variante de la paroi intérieure avec des bosses disposées les unes derrière les autres suivant des bandes hélicoidales; la figure 9 représente une coupe suivant la ligne IX-IX dans la fig. 8; la figure 10 représente une autre variante -de la paroi in- térieure dans une représentation conforme à la fig. 4; la figure 11il représente une coupe suivant la ligne XI-XI dans la fig. 10. La machine représentée, partiellement en coupe, dans la fig. 1 est une tronçonneuse à chaîne qui, dans cette version, est équipée d'un moteur thermique 1 (dont seul est représenté l'orifice d'aspiration) fonctionnant d'après le principe du cycle à deux temps. Le moteur thermique 1 entraîne, par l'in- termédiaire d'un embrayage centrifuge non représenté, l'outil, dans l'exemple une chaine à scier (non représentée) tournant sur un rail de guidage. L'ensemble du groupe moteur est logé dans un carter 2 qui abrite le moteur thermique 1 avec le car- burateur 3 associé. Le carburateur 3 et le moteur thermique 1 sont reliés entre eux par une tubulure de raccord 4 sous forme d'un coude. Cette tubulure 4 conduit le mélange carburant-air préparé dans le carburateur vers la chambre d'explosion du moteur 1. La tubulure de raccord 4 est représentée en détail dans les fig. 2 et 3. Etant donné que l'orifice d'aspiration du moteur 1 et la sortie du carburateur ne sont pas alignés, la tubulure de rac- cord 4 est réalisée, dans cette version, sous la forme d'un coude pour compenser un angle d'environ 30 entre le carbura- teur 3 et l'orifice d'aspiration du moteur 1. Le coude 4 pré- sente une section circulaire et comporte, du côté carburateur, une bride 5 par laquelle il est appliqué de manière étanche contre la face extérieure du carburateur 3 de telle façon que la paroi intérieure 6 du coude se raccorde parfaitement à la paroi intérieure de la sortie du carburateur. A partir de la bride 5, le coude 4 s'étend avec une section cylindrique creuse 7 jusqu'à un élément compensateur 8 à section à peu près en U lequel forme une rainure annulaire continue sur la paroi intérieure 6 du coude 4 et un bourrelet continu sur la face extérieure. Pour éviter une rupture du flux entre le caburateur 3 et le moteur 1 sur la rainure intérieure consti- tuée par l'élér.ent compensateur 8, une bague de guidage 10 est disposée immédiatement en aval de la section cylindrique creuse 7, vu dans le sens d'écculement principal 9, à l'inté- rieur de l'élément compensateur 8, la circonférence intérieure de ladite bague de guidage se raccordant sans joint à la cir- conférence intérieure de la section cylindrique creuse 7 (fig. 3). L'élément compensateur 8 sert à compenser les tolé- rances d'angle et d'écartement entre le moteur thermique 1 et le carburateur 3 à l'intérieur du carter 2, raison pour la- quelle il permet une déformation élastique. A l'élément com- pensateur 8 fait suite, en direction du moteur 1, une autre section tubulaire 11 effilée en direction du moteur 1 et débouchant dans une garniture cylindrique 12. Cette garniture cylindrique 12 est conformée en fonction de l'orifice d'aspi- ration non représenté du moteur thermique 1 et reliC, à l'état monté (fig. 1), de manière étanche au carter du moteur 1 de telle façon que la paroi intérieure 6 de la section tubulaire 11 se raccorde parfaitement à la paroi intérieure de l'orifice d'aspiration du moteur 1. Dans la version représentée, la gar- niture cylindrique 12 est montée en oblique sur la section tubulaire llpour compenser l'angle entre l'orifice de sortie du carburateur 3 et l'orifice d'aspiration du moteur 1. La paroi intérieure 6 du coude 4 est munie d'une multipli- cité de bosses 13 qui, dans le mode de réalisation suivant la fig. 4, sont constituées par les bords supérieurs de creux prismatiques 13a en forme d'entonnoir comme cela ressort éga- O10 lement de la fig. 5. Dans le mode de réalisation suivànt les fig. 6 et 7, les bosses 13' présentent une forme prismatique. Cette structure est également représentée dans la fig. 3. Dans ce mode de réalisation, les bosses 13 voire 13' ne sont répar- ties que sur la section 7 de la paroi intérieure, mais elles peuvent également être prévues sur la totalité de la paroi in- térieure 6, par exemple sur la paroi intérieure de la section cylindrique creuse 7, de l'élément compensateur 8, de la bague de guidage 10 et de la section tubulaire 11. Toutes les autres surfaces de la tubulure de raccord 4 sont, de préférence, dé- pourvues de déformations. Les bosses 13 voire 13' sont dispo- sées en juxtaposition serrée sur toute la circonférence de la paroi intérieure 6; elles forment des rangées annulaires pla- cées les unes derrière les autres. Dans la fig. 6, les prismes des rangées successives s'emboîtent; ils sont donc décalés les uns par rapport aux autres dans la direction d'écoulement 9. Dans cette direction d'écoulement principal 9 des gaz combus- tibles ou du mélange gazeux circulant du carburateur 3 vers le moteur thermique 1, il n'existe donc pas de canaux rectilignes continus. Les bosses 13 suivant la fig. 4 sont disposées les unes par rapport aux autres de telle façon que des bosses pla- cées en travers les unes derrière les autres sont respective- ment séparées par des creux. Des bosses 13 situées les unes derrière les autres dans le sens d'écoulement 9 mais transver- salement à cette direction, celles qui se trouvent respective- ment en arrière obturent ou bloquent donc les lacunes entre les bosses situées immédiatement en avant (fig. 4 et 5) de telle façon que, dans ce mode de réalisation aussi, la forma- tion de canaux parallèles à l'axe sur la paroi intérieure 6 est évitée. A la place du mode de réalisation suivant la fig. 6, il est possible de disposer des bosses pyramidales 13' sur une ligne hélicoïdale comme cela est indiqué dans la fig. 8. Les bosses de lignes voisines sont alors décalées les unes par rapport aux autres. Une formation de canaux continus dans le sens d'écoulement est donc exclue. Les dimensions des creux prismatiques 13a en forme d'entonnoir ainsi que des bosses pyramidales 13' sont choisies de façon à créer un ré- seau dense et ininterrompu de bosses qui couvre entièrement la paroi intérieure 6. La surface rhomboïdale d'un tel creux ou d'une telle pyramide est comprise, par exemple, entre 2 et 8 mm2 pour un diamètre de la paroi intérieure de 15 mm. Lors du fonctionnement de la machine, le mélange carbu- rant-air produit par le carburateur 3 passe, dans la direction 9, au moteur thermique 1 en traversant la tubulure 4 (fig. 1). Des particules de carburant se déposent alors sous une forme liquide sur la paroi interne 6 o, le plus souvent, elles for- ment partiellement un film de carburant qui, en fonction des rapports de pression entre le moteur et le carburateur, est tiré le long de la paroi intérieure 6 dans la direction 9 ou en sens inverse. Lors de l'aspiration dans le moteur i des particules de carburant déposées sur la paroi intérieure 6, le film de carburant est interrompu par les bosses 13 ou 13' et se déchire de telle façon que seule une petite partie de la quantité de carburant qui adhère à la paroi intérieure 6 pé- nètre respectivement dans la chambre d'explosion du moteur 1. Les problèmes du mélange temporairement trop riche décrits au début sont évités dans le mode de réalisation décrit étant donné qu'une circulation directe entre le carburateur 3 et le moteur 1 le long de la paroi intérieure 6 du coude 4 est empê- chée par les bosses 13 ou 13'. Grâce à ces conformations, il est possible de réduire les variations de la vitesse de rota- tion dans des proportions telles qu'un fonctionnemenet uniforme du moteur 1 est assure. l1 Puisque, dans le mode de réalisation décrit, les bosses sont disposée_ sur la totalité de la paroi intérieure 6, on obtient, en outre, qu'un passage de particules de carburant liquide le long de la paroi intérieure 6, du carburateur 3 au moteur 1 est empêché efficacement lorsque la machine est re- tournée à l'envers ou tournée dans n'importe quelle autre di- rection. Cela assure une grande constance de la vitesse à vide même lors d'un basculement ou d'un déplacement de la machine. Au cas o cela n'est pas nécessaire, par exemple pour des ma- chines stationnaires, il suffit de prévoir les bosses dans la région de la tubulure de raccord dans laquelle du carburant liquide s'écoule le long de la paroi intérieure en direction du moteur thermique. La fig. 10 montre, tout comme les fig. 4 et 8, le dévelop- pement d'une partie de la paroi intérieure de la tubulure. Dans le mode de réalisation représenté à la fig. 10, les bosses 13" présentent une forme hémisphérique (cf. fig. 11) et elles sont décalées et agencées en chicane dans le sens d'écoulement 9. Les bosses 13" sont juxtaposées de manière serrée de façon à réaliser entre elles un réseaux de canaux en forme de labyrinthe que le flux de carburant le long de la paroi 6 est obligé de suivre, ce qui provoque des ruptures répétées conformément au but recherché. Dans le cas de la disposition suivant les fig. 4, 6 et 8 correspondant à un moletage en croisure, le nombre des bosses par unité de surface est particulièrement élevé, ce qui en- traine des ruptures particulièrement nombreuses du flux de carburant le long de la paroi intérieure 6. Dans ce mode de réalisation, les creux 13a voire les bosses 13' présentent des surfaces de base rhomboïdales immédiatement contiguës. Les arêtes de bosses 13 orientées transversalement à l'axe lon- gitudinal du coude ou les bosses à pointe prismatique 13' as- surent une rupture fiable du flux de carburant sur la paroi intérieure 6, et cela même pour des quantités de carburant assez importantes. Les bosses peuvent être plus ou moins effilées, arrondies comme dans la fig. 10 ou légèrement aplaties à leur face supé- rieure. Toutefois, le degré d'élancement devrait diminuer vers le milieu de la tubulure. Dans le cas de l'utilisation du mo- letage en croisure suivant la fig. 4 ou 6, la préférence est donnée à une conformation symétrique de façon à obtenir le même rendement à tous les points de la paroi intérieure du coude. La conformation décrite de la tubulure de raccord selon l'invention conduit à un fonctionnement régulier et constant du moteur, en particulier en marche à vide, et cela même pour des moteurs qui ne présentent que des très faibles masses d'inertie telles qu'elles sont courantes pour les moteurs thermiques modernes. L'usure du moteur s'en trouve réduite, et la vitesse de rotation à vide peut être réglée et maintenue de manière exacte et précise. L'invention est prévue en particu- lier pour des machines entraînées par des moteurs deux temps étant donné que l'effet d'une variation de la vitesse de ro- tation y est particulièrement important du fait de la faible masse d'inertie et des pulsations importantes de la variation de la pression entre le carburateur et le moteur. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à cette application; la mise en oeuvre d'une tubulure de raccord selon l'invention pour des roteurs quatre temps ou autres peut apporter, ici aussi, des améliorations sensibles. REVENDICATIONS 1. - Tubulure de raccord entre carburateur et chambre d'explosion pour des outillages, en particulier des tronçon- neuses à chaîne, entraînés par moteur thermique et notamment par moteur deux temps, avec une pluralité de bosses réparties sur la majeure partie de la circonférence intérieure de la paroi de la tubulure et disposées les unes derrière les autres, c a r a c t é r i s é e e n c e qu'une dense mul- tiplicité de bosses (13, 13', 13") sont disposées les unes derrière les autres - vu dans la direction d'écoulement prin- cipale (9 d. -rlarne gazeux traversant la tubulure (4) - de telle façon que la formation de canaux parallèles à l'axe est évitée. 2. - Tubulure de raccord selon la revendication 1, carac- térisée en ce que les bosses (13, 13', 13") sont réparties sur la totalité de la circonférence intérieure (6) de la tubulure (4). 3. - Tubulure de raccord selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les bosses (13") sont conformées en nopes et décalées les unes par rapport aux autres dans des rangées voisines. 4. - Tubulure de raccord selon la revendication 3, carac- térisée en ce que les bosses (13") présentent une forme à peu près hémisphérique. 5. - Tubulure de raccord selon l'une quelconque des reven- dications i à 3, caractérisée en ce que les bosses (13') sont disposées sur des lignes hélicoïdales le long de la paroi in- térieure (6) de la tubulure (4). - 6. - Tubulure de raccord selon la revendication 5, carac- térisée en ce que les bosses (13') sont décalées les unes par rapport aux autres sur des lignes voisines. 7. - Tubulure de raccord selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée ne ce que les bosses (13') présentent une forme à peu près pyramidale. 8. - Tubulure de raccord selon la revendication 7, carac- térisée en ce que les bosses (13') se terminent en pointe vers le milieu de la tubulure (4). 9. - Tubulure de raccord selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les bosses (13, 13'! sont consti- tuées par un moletage en croisure. 10. - Tubulure de raccord selon la revendication 9, carac- térisée en ce que les bosses (13) forment les arêtes supé- rieure de creux prismatiques (13a). 11. - Tubulure de raccord selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 10, caractérisée en ce que les bosses (13, 13', 13") sont constituées par un insert engagé dans la tubu- lure (4) et présentant un profil intérieur selon l'une quel- conque des revendications 1 à 8.