CA2030118C

CA2030118C - Energetic machine having lever plungers

Info

Publication number: CA2030118C
Application number: CA 2030118
Authority: CA
Inventors: Normand Beaudoin
Original assignee: NIVESH S.A.
Current assignee: NIVESH SA
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 2005-08-30
Anticipated expiration: 2010-11-16
Also published as: CA2030118A1

Abstract

La présente invention a pour but d'améliorer les machines et moteurs énergétiques faisant l'objet du brevet canadien N o 1 229 749 émis le 1er décembre 1987, en remplaçant, par rapport à la machine connue par ce brevet, le piston et l a pale, par des pistons-culbuteurs, chaque piston-culbuteur étant d'une part articulé par un e tige sur le noyau de la machine, et d'autre part reliés entre eux au moyen d'une bielle, de manière à ce que chaque arrête du piston-culbuteur, lors de la rotation du noyau, touche toujours le cylindre de la machine, ce qui a pour effet d'annuler le frottement d'une part, et de réaliser une chambre à combustion dont la forme est plus favorable au couple d'autre part.The object of the present invention is to improve the energy machines and motors which are the subject of the Canadian Patent No. 1,229,749 issued on December 1, 1987, replacing, with respect to the machine known by this patent, the piston and the blade by rocker pistons, each rocker arm piston being hinged on the machine core by a rod, and connected to each other by means of a connecting rod, so that each piston stops the piston-rocker, during the rotation of the core, always touches the cylinder of the machine, which has the effect of canceling the friction on the one hand, and to achieve a combustion chamber whose shape is more favorable to the couple on the other hand.

Description

MACHINE ÉNERGÉTIQUE Ä PISTONS-CULBUTEURS
La présente invention a pour but d'améliorer les composantes des machines faisant l'objet du brevet canadien N° 1 229 749 émis le ler décembre 1987 et ayant pour titre MACHINE ENERGETIQUE III.
Dans la machine décrite dans ce brevet canadien N° 1 229 749, la forme des chambres à combustion est susceptible d'amélioration lors de la redescente du piston.
La présente invention a pour but de proposer le remplacement de la pale par un ensemble de pièces, composé de pistons culbuteurs, notamment deux pistons culbuteurs, attachés au noyau d'une part et reliés entre eux par une bielle d'autre part, qui permettent une fois rassemblés, d'obtenir le rétrécissement et l'agrandissement des chambres servant de chambres d'admission et d'expansion des gaz et qui permettent en outre d'aboutir aux objectifs mentionnés, principalement l'atténuation de frottement et l'amélioration de la forme des chambres à combustion et donc du couple, d'autre part.
Dans une version sous jacente, le piston-culbuteur remplace le piston compresseur de la machine connue du brevet canadien mentionné ci-dessus.
Enfin, le nombre de pistons-culbuteurs pourra être impair, donnant alors lieu à un cylindre dont les renflements et points de rapprochement du noyau sont en nombre pair.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'aspect préférentiels de celle-ci, faite avec référence aux dessins suivants:
La figure I est la reproduction de la figure XII du brevet canadien No.
1,229,749, montrant une machine connue. ENERGY MACHINE Ä PISTONS-CULBUTEURS
The present invention aims to improve the components of the machines subject to Canadian Patent No. 1,229,749 issued December 1, 1987 and having for title ENERGY MACHINE III.
In the machine described in this Canadian patent No. 1,229,749, the form of combustion chambers is likely to improve during the descent of the piston.
The present invention aims to propose the replacement of the blade by a set of parts, composed of rocker pistons, in particular two pistons rockers, attached to the core on the one hand and interconnected by a connecting rod on the other hand, who allow once assembled, to obtain the narrowing and the expansion of chambers serving as admission and gas expansion chambers and allow in in addition to achieving the objectives mentioned, mainly the mitigation of friction and improving the shape of the combustion chambers and therefore the torque, on the other hand.
In an underlying version, the rocker-piston replaces the piston compressor of the machine known from the Canadian patent mentioned above.
Finally, the number of pistons-tumblers can be odd, giving then instead of a cylinder whose bulges and points of approach of the nucleus are in even number.
The present invention will be better understood on reading the description which goes follow preferential aspect of it, made with reference to the drawings following:
Figure I is a reproduction of Figure XII of Canadian Patent No.
1,229,749, showing a known machine.

2 La figure II est une représentation en coupe d'une machine énergétique à
pistons-culbuteurs selon l'invention, comprenant des pistons culbuteurs reliés au noyau d'une part et entre eux d'autre part.
La figure III représente en coupe transversale une machine énergétique à
pistons-culbuteurs selon l'invention, comprenant un nombre impair de pistons et un nombre pair de renflements et points de rapprochements du noyau.
La figure IV représente en coupe transversale une machine énergétique à
pistons-culbuteurs selon l'invention dont les pistons sont reliés à leur deuxième extrémité au moyen d'une bielle, à un axe de support.
Avantageusement, la machine faisant l'objet de la présente invention est composée d'un bloc de moteur muni d'un cylindre, dont la forme intérieure est définie de manière à avoir un ou plusieurs renflements et un ou plusieurs points de rapprochement du noyau. Dans ce bloc et ce cylindre, est disposé à rotation un noyau de forme cylindrique, dont la circonférence permet de glisser sur les points de rapprochement du cylindre. Dans la machine connue par le brevet canadien portant le N° 1 229 749, à travers ce noyau est inséré une pale dont les extrémités glissent à tout moment sur le cylindre, ce qui occasionne une action rectiligne de la pale par rapport au noyau.
De préférence, en ce qui concerne la présente invention, chaque pale de la machine connue (brevet canadien N° 1 229 749), traversant le noyau, est remplacée par un ensemble de deux ou plusieurs pistons, appelés pistons-culbuteurs, ayant chacun une partie rattachée de manière rotative au noyau, et l'autre partie reliée à l'un ou l'autre piston-culbuteur par une bielle (figures II et III).
Dans sa réalisation la plus simple, les deux pistons-culbuteurs sont reliés au 2 FIG. II is a sectional representation of an energy machine with pistons-rockers according to the invention, comprising rocker pistons connected to the core of a on the other hand and between them.
FIG. III represents in cross-section an energy machine with pistons-rockers according to the invention, comprising an odd number of pistons and a even number bulges and points of approximations of the nucleus.
FIG. IV represents in cross-section an energy machine with pistons-rockers according to the invention whose pistons are connected to their second end at means of a connecting rod, to a support axis.
Advantageously, the machine forming the subject of the present invention is composed of an engine block with a cylinder, the inner shape of which is defined in order to have one or more bulges and one or more points of approach of the nucleus. In this block and this cylinder, is rotatably arranged a core of cylindrical shape, whose circumference makes it possible to slide on the points of approach of the cylinder. In the machine known by the Canadian patent bearing the No. 1,229,749, through this core is inserted a blade whose ends slide to everything moment on the cylinder, which causes a rectilinear action of the blade by report to core.
Preferably, with respect to the present invention, each blade of the known machine (Canadian Patent No. 1,229,749), traversing the core, is replaced by a set of two or more pistons, called rocker pistons, having each one part rotatably attached to the core, and the other part connected to one either piston-rocker by a connecting rod (Figures II and III).
In its simplest embodiment, the two rocker pistons are connected to the

3 noyau en des endroits diamétralement opposés, mais ils peuvent être déphasés l'un par rapport à l'autre. Ces deux pistons, sont d'autre part reliés à leur extrémité
inverse, entre eux par une bielle.
Ainsi donc, chaque pointe du piston-culbuteur glisse sur la surface du cylindre et tout mouvement d'un piston-culbuteur est transféré à l'autre. Cet ensemble remplit donc les mêmes fonctions de compression et de dépression de la pale, mais ici, sans aucune friction de ces pièces contre le noyau, sauf bien entendu minimale aux points de rattachement.
Deuxièmement, l'on s'aperçoit que l'action d'arc des pointes des pistons-culbuteurs, différente de l'action purement rectiligne de la pale, permet au piston, lors de son ascension, d'avoir un effet de recul, par rapport à un point donné du noyau, ceci permettant de conserver, en dépit de la rotation du noyau, une chambre à
combustion plus étroite et plus perpendiculaire à la tangente du cercle de rotation. Ces deux points augmente considérablement le couple. La forme de la chambre de combustion n'est donc pas ici comprise entre le noyau, le cylindre et la turbine, mais seulement entre le piston-culbuteur et le cylindre de la machine.
Inversement, la descente du piston-culbuteur permet d'obtenir une avance de la pointe du piston-culbuteur par rapport à un point donné du noyau, ce qui permet d'achever totalement la compression tout en conservant les chambres à
combustion réduite.
L'on s'aperçoit donc que les renflements est plus dissymétriques, ayant une forme plus gigue, pour permettre la sortie du piston-culbuteur, et plus souple, pour permettre sa rentrée. Ceci est très important car l'ensemble piston-culbuteur et cylindre du moteur 3 core in diametrically opposed locations, but they may be out of phase one by report to the other. These two pistons, on the other hand, are connected to their end reverse, between them by a connecting rod.
Thus, each tip of the rocker arm slides on the surface of the cylinder and any movement of a rocker-piston is transferred to the other. This set fill therefore the same functions of compression and depression of the blade, but here, without no friction of these parts against the core, except of course minimal to points of attachment.
Secondly, it can be seen that the arc action of the tips of the pistons rockers, different from the purely straight action of the blade, allows the piston, when ascension, to have a hindsight, relative to a given point of the core, this to retain, despite the rotation of the core, a chamber combustion narrower and more perpendicular to the tangent of the circle of rotation. These two points greatly increases the torque. The shape of the combustion chamber is not not here between the core, the cylinder and the turbine, but only between the piston-tumbler and cylinder of the machine.
Conversely, the descent of the rocker-piston makes it possible to obtain an advance of the tip of the piston-rocker relative to a given point of the core, which allows to completely complete the compression while retaining the rooms to combustion scaled down.
It can be seen that the bulges are more dissymmetrical, having a form more jitter, to allow the output of the piston-rocker, and more flexible, for to permit his return. This is very important because the piston-rocker and engine cylinder

4 permet d'obtenir un chambre à combustion de rotatif non triangulaire comme c'est bien souvent le cas, et où la pale reçoit peu d'énergie, mais bien, pièce contre pièce, c'est-à-dire, cylindre contre piston-culbuteur, celui-ci recevant un maximum d'énergie.
Semblablement à la pale, qui pouvait aussi servir, de façon interne, de piston compresseur, la surface inférieure du piston-culbuteur peut servir, en se rapprochant et s'éloignant successivement du noyau, de pompe des gaz. L'entrée des gaz, et leur compression se fait à ce niveau, et sont transférés sur le côté extérieur des pistons-culbuteurs, pour y être brûlés puis éjectés.
Le nombre de pistons-culbuteurs peut aussi être impair, ce qui occasionne une forme de cylindre dont le nombre de renflements et de points de rapporchement du noyau est pairs (figure III).
Le piston-culbuteur peut adéquatement remplacer le piston compresseur de la machine connue du brevet canadien N° 1 229 749 et permettre une forme de cylindre adéquate (figure IV). Les chambres de combustion sont dès lors améliorées en espace et en couple.
DESCRIPTION PLUS DETAILLEE DES FIGURES
La figure I montre la machine connue du brevet canadien N° 1 229 749, comprenant un bloc moteur utilisé simultanément comme cylindre 44. Un noyau est monté à rotation dans ce bloc selon un axe central correspondant à l'axe longitudinal du cylindre 44. Le noyau 4 est muni de pales ou ailettes rigides 50 glissant sur la surface intérieure du cylindre. Le noyau 4 est lui-même muni de cylindres intérieurs 6, dans chacun desquels un piston compresseur est inséré. Chaque piston compresseur est relié

S
au moyen d'une bielle 5 à un axe de support 3 décentré par rapport à l'axe central du cylindre 44, ce qui permet par le mouvement de va et vient de chaque piston, une compression et une dépression des gaz dans le cylindre intérieur correspondant.
La figure II représente une machine énergétique de l'invention, munie de pistons-culbuteurs et dont le bloc sert à la fois de cylindre 44 définissant une surface intérieure. Dans ce bloc cylindre, est monté à rotation un noyau 3 sensiblement cylindrique, autour d'un axe central 5. A ce noyau 3 sont rattachés, de manière rotative et de manière symétrique, deux pistons-culbuteurs, chacun en forme de V, vu en coupe.
Une première extrémité 56 de chaque piston 51 est reliée de manière articulée au noyau 3 au moyen d'une tige 52 pouvant être munie de coussinets 53. Les pistons-culbuteurs 51 ont leur partie contraire (l'une des branches du V) en forme d'arc de cercle 54 et 55, de manière à suivre la surface intérieure du cylindre du noyau. Les deux secondes extrémités 56 des pistons-culbuteurs 51 sont reliées entre elles par une bielle 58 associée à une tige 57.
La surface intérieure du cylindre définit trois concavités s'étendant radialement au-delà de la circonférence du noyau. Ces concavités définissent des renflements et des points de rapprochement par rapport au noyau.
Les arrêtes 59 du V formées par chaque piston-culbuteur glissent constamment sur la surface du cylindre et toute action sur une arrête 59 d'un piston-culbuteur 51, est transférée à l'arrête de l'autre piston culbuteur.
Le mouvement 67 en arc de cercle des arrêtes 59 des pistons-culbuteurs 51, lorsque ceux-ci s'éloignent du noyau 3, effectue un recul par rapport à un point donné
de ce noyau en cours de rotation 60, ce qui permet d'obtenir une chambre de combustion 63 plus étroite, et plus perpendiculaire à la tangente du cercle du noyau, ce qui optimise le couple.
Inversement, l'éloignement du piston-culbuteur par rapport au noyau prend une avance et permet une totale compression.
La partie supérieure 62 du piston, c'est-à-dire la surface de la branche du V
du piston liée au noyau, tournée vers le cylindre, conjuguée à la forme du cylindre, permet l'explosion 63 et l'évacuation des gaz.
La partie intérieure 65 du piston-culbuteur 64 c'est-à-dire la surface de la branche du V du piston liée au noyau, tournée vers le noyau, conjuguée au noyau, permet d'obtenir successivement une succion 67 et une compression des gaz 68. Les gaz compressés sont transférés à la chambre de combustion par un conduit 69.
La figure III est une représentation d'une machine énergétique à pistons-culbuteurs dont le nombre de pistons est impair, ce qui favorise un cylindre 49 dont les renflements, au lieu d'être opposée à des points de rapprochement, sont opposés à des renflements. Renflements et points de rapprochement sont donc en nombre pair.
Les renflements et points de rapprochement sont cependant toujours correspondants de manière à ce que les pointes des pistons-culbuteurs touchent toujours à la surface du cylindre. Ici, le moteur est muni de trois pistons-culbuteurs 57 et reliés au noyau et reliés entre eux à l'extrémité inverse, par trois bielles 58. Ces bielles sont reliées au même point d'ancrage 71 indépendant du noyau.
En supposant un piston explosif 72, un piston de compression 73 et un piston de support 74, la surface du cylindre pourrait être planifiée de manière à ce qu'en dépit de la descente du piston de compression, lors de l'explosion, le piston de support rentre plus rapidement, ce qui retarderait la perte de couple du piston explosif.

La figure IV représente une machine énergétique à pistons-culbuteurs dont le bloc servant de cylindre 49 reçoit un noyau 3 monté rotativement dans le bloc par un axe central 5. Les pistons-culbuteurs 51 sont rattachés rotativement par une tige au noyau, et sont reliés par le moyen de bielles 58 à un axe de support 4 décentré par rapport à l'axe central. Ici, afin d'obtenir une plus grande incidence sur l'arc du piston, ceux-ci sont reliés à la bielle à un point 56 plus près du point de rattachement au noyau. 4 makes it possible to obtain a non-triangular rotary combustion chamber such as it's good often the case, and where the blade receives little energy, but well, piece against piece, that is, say, cylinder against piston-rocker, this one receiving a maximum energy.
Similar to the blade, which could also be used internally as a piston compressor, the lower surface of the piston-rocker can be used, bringing closer and moving away successively from the nucleus, from the gas pump. The gas inlet, and their compression is done at this level, and are transferred to the outer side of the pistons-rockers, to be burnt and then ejected.
The number of rocker pistons may also be odd, resulting in cylinder shape with the number of bulges and points of rapporchement of core is peers (Figure III).
The rocker-piston can adequately replace the compressor piston of the machine known from Canadian Patent No. 1,229,749 and allow a form of cylinder adequate (Figure IV). The combustion chambers are therefore improved in space and in couple.
DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figure I shows the machine known from Canadian Patent No. 1,229 comprising a motor unit used simultaneously as a cylinder 44. A core is rotatably mounted in this block along a central axis corresponding to the axis longitudinal cylinder 44. The core 4 is provided with blades or rigid fins 50 sliding on the surface inside the cylinder. The core 4 is itself provided with inner cylinders 6, in each of which a compressor piston is inserted. Each piston compressor is connected S
by means of a connecting rod 5 to a support shaft 3 off-center with respect to the axis central cylinder 44, which allows the movement of each piston back and forth, a compression and a depression of the gases in the inner cylinder corresponding.
FIG. II represents an energetic machine of the invention provided with rocker pistons and whose block serves both as cylinder 44 defining a surface interior. In this cylinder block, is rotatably mounted a core 3 sensibly cylindrical, about a central axis 5. At this core 3 are attached, of rotating way and symmetrically, two rocker pistons, each V-shaped, seen in chopped off.
A first end 56 of each piston 51 is hingedly connected at the core 3 by means of a rod 52 can be provided with pads 53. The rocker pistons 51 have their opposite part (one of the branches of the V) in bow shape circle 54 and 55, so as to follow the inner surface of the cylinder of the core. The two second ends 56 of the rocker pistons 51 are interconnected by one connecting rod 58 associated with a rod 57.
The inner surface of the cylinder defines three concavities extending radially beyond the circumference of the nucleus. These concavities define bulges and points of approach to the nucleus.
The stops 59 of the V formed by each rocker-piston constantly slide on the surface of the cylinder and any action on a stop 59 of a piston-tumbler 51, is transferred to the stop of the other rocker arm.
The movement 67 in an arc of the edges 59 of the rocker pistons 51, when they move away from the nucleus 3, retreat from a given point of this core being rotated 60, which makes it possible to obtain a chamber of combustion 63 narrower, and more perpendicular to the tangent of the circle of the nucleus, this which optimizes the couple.
Conversely, the distance of the piston-rocker relative to the core takes an advance and allows a total compression.
The upper part 62 of the piston, that is to say the surface of the branch of the V
of piston linked to the core, turned towards the cylinder, combined with the shape of the cylinder, allows the explosion 63 and the evacuation of gases.
The inner portion 65 of the rocker piston 64, that is, the surface of the plugged V of the piston connected to the nucleus, turned towards the nucleus, conjugated to the nucleus, allows to successively obtain a suction 67 and a gas compression 68. The gases compressed are transferred to the combustion chamber via a conduit 69.
FIG. III is a representation of an energy machine with pistons rockers whose number of pistons is odd, which favors a cylinder 49 whose bulges, instead of being opposed to points of approximation, are opposed to bulges. There is therefore an even number of points and points of reconciliation.
The bulges and points of reconciliation, however, are always corresponding of in such a way that the tips of the rocker pistons always touch the surface of cylinder. Here, the engine is provided with three rocker pistons 57 and connected to the core and connected between them at the opposite end, by three rods 58. These rods are connected to the same anchor point 71 independent of the core.
Assuming an explosive piston 72, a compression piston 73 and a piston of support 74, the cylinder surface could be planned in such a way that that despite the descent of the compression piston, during the explosion, the piston of support returns more quickly, which would delay the loss of torque of the explosive piston.

FIG. IV represents an energy machine with rocker pistons whose block serving as cylinder 49 receives a core 3 rotatably mounted in the block by an axis central 5. The rocker pistons 51 are rotatably attached by a rod at the core, and are connected by means of rods 58 to a support shaft 4 off-center by relation to the axis central. Here, in order to get a bigger impact on the piston arc, these are connected to the connecting rod at a point 56 closer to the point of attachment to the core.

Claims

1. An energy machine comprising:
a machine block;
a cylinder disposed in said block;
a core rotatably disposed in said cylinder along a central axis longitudinal of said cylinder; an inner surface of said cylinder having of the bulge points, so as to define at least two concavities extending radially with respect to said core;
V-shaped rocker pistons seen in cross-section, attached diametrically and rotatively, on the one hand to said core, and on the other go between them, said rocker pistons having stops, corresponding to a tip of the V-shape, sliding on the inner surface of the cylinder; and connecting rods between the rocker pistons, said connecting rods being connected to each other by means of a spring ensuring seal.

2. The machine according to claim 1, characterized in that it comprises several rocker pistons interconnected by means of a connecting rod, each link being attached to a common element.

3. A machine according to claim 1, characterized in that the pistons-rocker arms are connected to each other by a connecting rod, each connecting rod being attached in rotation on a support axis off-center with respect to the central axis of the cylinder.

4. A machine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said machine is one of a compressor, an engine and of a turbine.