CA2998581A1 - Cylindre detendeur a double effet a support adaptatif - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
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- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/55—Cylinders
Abstract
Le cylindre détendeur à double effet (1) comporte un fût de cylindre (71) qui coopère avec un piston détendeur à double effet (2) relié à des moyens de transmission (3) logés dans un carter de transmission (8), tandis qu'un pilier évidé (13) dont les extrémités sont articulées est traversé par un tunnel de tige et prend appui sur ledit carter (8) pour supporter ledit fût (71), une tige de traction (17) également articulée traversant ledit tunnel pour serrer le fût de cylindre (71) sur le pilier évidé (13) cependant que des moyens inférieurs de centrage du cylindre (20) et des moyens supérieurs de centrage du cylindre (21) solidaires du carter de transmission (8) notamment via un portique de centrage (22) laissent le fût de cylindre (71) libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal mais non dans le plan perpendiculaire audit axe.
Description
CYLINDRE DETENDEUR A DOUBLE EFFET
A SUPPORT ADAPTATIF
La présente invention est relative à un cylindre détendeur à double effet à
support adaptatif, ledit cylindre pouvant opérer à haute température et être soumis à
des dilatations thermiques différentes de celles du carter de transmission sur lequel il est fixé.
Il y aurait un grand intérêt énergétique à réaliser des moteurs à régénération volumétriques inspirés des moteurs à cycle de Brayton à turbocompresseur, turbine motrice, brûleur et régénérateur. Ces derniers moteurs constituent la principale source motrice de certaines centrales de production d'électricité à
gaz ou de certains navires tels ceux propulsés par le moteur Rolls-Royce WR-21 .
On note que le demandeur détient deux demandes de brevet français portant sur un moteur thermique à transfert-détente et régénération. La première de ces demandes a été enregistrée le 30 janvier 2015 sous le n 1550762, et la seconde est en date du 25 février 2015 et porte le n 1551593.
Ledit moteur se distingue des moteurs à cycle de Brayton à régénération conventionnels en ce que la turbine motrice ordinairement utilisée est remplacée par un cylindre détendeur dont la performance énergétique est maximisée par des soupapes doseuses d'admission et d'échappement opérant selon un mode spécial décrit dans la section fonctionnement desdites demandes.
Notamment, le phasage de la soupape doseuse d'admission maximise le rendement de la détente des gaz en prolongeant cette dernière jusqu'à la pression d'échappement. En outre, le phasage de la soupape doseuse d'échappement est prévu pour re-comprimer les gaz d'échappement résiduels emprisonnés dans le volume mort trouvé au Point Mort Haut du piston afin qu'avant que ne s'ouvre la soupape doseuse d'admission, la pression et la température desdits gaz redeviennent équivalentes à celles des gaz sortant du brûleur. Ce dernier phasage évite toute irréversibilité due à la décharge de gaz sous haute pression dans un volume mort resté sous basse pression.
Selon lesdites demandes, le remplacement de ladite turbine motrice par ledit cylindre détendeur est notamment rendu possible par des moyens d'étanchéité de
A SUPPORT ADAPTATIF
La présente invention est relative à un cylindre détendeur à double effet à
support adaptatif, ledit cylindre pouvant opérer à haute température et être soumis à
des dilatations thermiques différentes de celles du carter de transmission sur lequel il est fixé.
Il y aurait un grand intérêt énergétique à réaliser des moteurs à régénération volumétriques inspirés des moteurs à cycle de Brayton à turbocompresseur, turbine motrice, brûleur et régénérateur. Ces derniers moteurs constituent la principale source motrice de certaines centrales de production d'électricité à
gaz ou de certains navires tels ceux propulsés par le moteur Rolls-Royce WR-21 .
On note que le demandeur détient deux demandes de brevet français portant sur un moteur thermique à transfert-détente et régénération. La première de ces demandes a été enregistrée le 30 janvier 2015 sous le n 1550762, et la seconde est en date du 25 février 2015 et porte le n 1551593.
Ledit moteur se distingue des moteurs à cycle de Brayton à régénération conventionnels en ce que la turbine motrice ordinairement utilisée est remplacée par un cylindre détendeur dont la performance énergétique est maximisée par des soupapes doseuses d'admission et d'échappement opérant selon un mode spécial décrit dans la section fonctionnement desdites demandes.
Notamment, le phasage de la soupape doseuse d'admission maximise le rendement de la détente des gaz en prolongeant cette dernière jusqu'à la pression d'échappement. En outre, le phasage de la soupape doseuse d'échappement est prévu pour re-comprimer les gaz d'échappement résiduels emprisonnés dans le volume mort trouvé au Point Mort Haut du piston afin qu'avant que ne s'ouvre la soupape doseuse d'admission, la pression et la température desdits gaz redeviennent équivalentes à celles des gaz sortant du brûleur. Ce dernier phasage évite toute irréversibilité due à la décharge de gaz sous haute pression dans un volume mort resté sous basse pression.
Selon lesdites demandes, le remplacement de ladite turbine motrice par ledit cylindre détendeur est notamment rendu possible par des moyens d'étanchéité de
2 piston innovants qui empêchent les gaz sous pression de fuir entre ledit cylindre et le piston détendeur avec lequel il coopère. Ces deux derniers organes étant portés à très haute température, ils excluent tout recours à quelque lubrification par huile que ce soit d'un segment ou d'une bague et à tout contact entre le cylindre détendeur chaud d'une part, et un segment ou un joint d'étanchéité d'autre part.
C'est pourquoi les moyens d'étanchéité innovants proposés dans les demandes de brevet n 1550762 et n 1551593 permettent de s'affranchir de tout besoin en lubrification et en contact grâce au maintien d'un film d'air intercalé entre un anneau continu perforé et le cylindre détendeur, le débit dudit air assurant en outre le refroidissement dudit anneau.
Par là même, lesdites demandes proposent un agencement et des solutions techniques inédites qui résolvent un problème technique jusqu'ici non-résolu, répondant ainsi au besoin identifié et non-satisfait de rendre possible la production de moteurs à régénération d'un rendement très supérieur à celui des moteurs à
cycle de Brayton à régénération à turbines, et très supérieur à celui des moteurs thermiques alternatifs à combustion interne Otto ou Diesel quel qu'en soit le type.
On note que dans les demandes n 1550762 et n 1551593, les moyens d'étanchéité figurent en revendication secondaire pour ne pas exclure l'éventualité
d'autres moyens d'étanchéité qui procureraient les mêmes avantages.
Ceci étant exposé, qu'il s'agisse du cylindre détendeur tel que présenté dans les demandes n 1550762 et n 1551593, ou de tout autre cylindre détendeur ou non, dès lors que ledit cylindre opère à haute température, il doit être constitué -de même que la ou les culasse(s) qui en ferme(nt) la ou les extrémité(s) et que le piston avec lequel il coopère - d'un matériau doté d'une résistance mécanique suffisamment élevée à haute température tel que l'alumine, le carbure de silicium ou l'oxyde de zirconium. Certaines nuances d'acier inoxydable ou superalliages peuvent également être utilisés. Toutefois, leur résistance mécanique rapportée à
leur prix de revient n'en fait pas nécessairement le choix le plus judicieux.
Le problème est que ces organes et matériaux portés à des températures avoisinant les mille degrés Celsius voire davantage coopèrent avec d'autres organes dont la température de fonctionnement reste notablement plus basse, de l'ordre de cent degrés Celsius seulement. Parmi lesdits autres organes figurent
C'est pourquoi les moyens d'étanchéité innovants proposés dans les demandes de brevet n 1550762 et n 1551593 permettent de s'affranchir de tout besoin en lubrification et en contact grâce au maintien d'un film d'air intercalé entre un anneau continu perforé et le cylindre détendeur, le débit dudit air assurant en outre le refroidissement dudit anneau.
Par là même, lesdites demandes proposent un agencement et des solutions techniques inédites qui résolvent un problème technique jusqu'ici non-résolu, répondant ainsi au besoin identifié et non-satisfait de rendre possible la production de moteurs à régénération d'un rendement très supérieur à celui des moteurs à
cycle de Brayton à régénération à turbines, et très supérieur à celui des moteurs thermiques alternatifs à combustion interne Otto ou Diesel quel qu'en soit le type.
On note que dans les demandes n 1550762 et n 1551593, les moyens d'étanchéité figurent en revendication secondaire pour ne pas exclure l'éventualité
d'autres moyens d'étanchéité qui procureraient les mêmes avantages.
Ceci étant exposé, qu'il s'agisse du cylindre détendeur tel que présenté dans les demandes n 1550762 et n 1551593, ou de tout autre cylindre détendeur ou non, dès lors que ledit cylindre opère à haute température, il doit être constitué -de même que la ou les culasse(s) qui en ferme(nt) la ou les extrémité(s) et que le piston avec lequel il coopère - d'un matériau doté d'une résistance mécanique suffisamment élevée à haute température tel que l'alumine, le carbure de silicium ou l'oxyde de zirconium. Certaines nuances d'acier inoxydable ou superalliages peuvent également être utilisés. Toutefois, leur résistance mécanique rapportée à
leur prix de revient n'en fait pas nécessairement le choix le plus judicieux.
Le problème est que ces organes et matériaux portés à des températures avoisinant les mille degrés Celsius voire davantage coopèrent avec d'autres organes dont la température de fonctionnement reste notablement plus basse, de l'ordre de cent degrés Celsius seulement. Parmi lesdits autres organes figurent
3 par exemple les moyens mécaniques de transmission de la puissance auxquels est relié le piston, ou le carter qui renferme lesdits moyens et sur lequel est directement ou indirectement fixé le cylindre - détendeur ou non - et sa ou ses culasse(s).
Il faut donc rendre possible la coopération entre ces différents organes qui sont reliés ou fixés entre eux, qui opèrent à des températures différentes, et qui sont possiblement constitués de matériaux dont le coefficient de dilatation thermique est différent.
Notamment, il faut que les efforts produits par la pression des gaz sur le piston à
simple ou double effet puissent être recueillis par les moyens mécaniques de transmission afin que ces derniers puissent en délivrer le travail sous une forme exploitable. Lesdits gaz appliquant les mêmes efforts sur la ou les culasse(s) obturant le cylindre, lesdits mêmes efforts doivent être repris par une liaison mécanique intercalée entre la ou lesdites culasse(s) et le carter qui renferme les moyens mécaniques de transmission. Tout en remplissant chacun leur fonction, ces différents organes doivent pouvoir librement se dilater et se déformer de façon homogène ou non.
On note aussi que pour préserver à la machine thermique qu'ils constituent le maximum de rendement, les organes chauds doivent communiquer le moins de chaleur possible aux organes froids. Ceci est décisif dans le cas par exemple du moteur thermique à transfert-détente et régénération objet des demandes de brevet n 1550762 et n 1551593 appartenant au demandeur. En effet, toute chaleur transférée par les organes chauds aux organes froids dudit moteur est irrémédiablement perdue et ne peut plus être transformée en énergie motrice.
Or, la fixation de pièces chaudes portées à haute température et soumises à
des efforts élevés est préférentiellement réalisée au moyen de pièces froides en acier à haute résistance mécanique. Il ne doit pas résulter de cette configuration un transfert excessif de chaleur depuis les pièces chaudes vers les pièces froides.
C'est pourquoi le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif suivant l'invention est notamment prévu pour les machines thermiques volumétriques alternatives à cylindre et piston opérant à haute température, et pour répondre à la triple nécessité de reprendre des efforts élevés, de permettre aux différents ,
Il faut donc rendre possible la coopération entre ces différents organes qui sont reliés ou fixés entre eux, qui opèrent à des températures différentes, et qui sont possiblement constitués de matériaux dont le coefficient de dilatation thermique est différent.
Notamment, il faut que les efforts produits par la pression des gaz sur le piston à
simple ou double effet puissent être recueillis par les moyens mécaniques de transmission afin que ces derniers puissent en délivrer le travail sous une forme exploitable. Lesdits gaz appliquant les mêmes efforts sur la ou les culasse(s) obturant le cylindre, lesdits mêmes efforts doivent être repris par une liaison mécanique intercalée entre la ou lesdites culasse(s) et le carter qui renferme les moyens mécaniques de transmission. Tout en remplissant chacun leur fonction, ces différents organes doivent pouvoir librement se dilater et se déformer de façon homogène ou non.
On note aussi que pour préserver à la machine thermique qu'ils constituent le maximum de rendement, les organes chauds doivent communiquer le moins de chaleur possible aux organes froids. Ceci est décisif dans le cas par exemple du moteur thermique à transfert-détente et régénération objet des demandes de brevet n 1550762 et n 1551593 appartenant au demandeur. En effet, toute chaleur transférée par les organes chauds aux organes froids dudit moteur est irrémédiablement perdue et ne peut plus être transformée en énergie motrice.
Or, la fixation de pièces chaudes portées à haute température et soumises à
des efforts élevés est préférentiellement réalisée au moyen de pièces froides en acier à haute résistance mécanique. Il ne doit pas résulter de cette configuration un transfert excessif de chaleur depuis les pièces chaudes vers les pièces froides.
C'est pourquoi le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif suivant l'invention est notamment prévu pour les machines thermiques volumétriques alternatives à cylindre et piston opérant à haute température, et pour répondre à la triple nécessité de reprendre des efforts élevés, de permettre aux différents ,
4 organes mécaniquement reliés entre eux et portés à des températures opérationnelles différentes de se dilater et de se déformer sans compromettre leur fonctionnement, et de limiter les transferts de chaleur depuis les pièces chaudes vers les pièces froides.
En outre, le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif suivant l'invention est prévu pour faciliter la réalisation de machines alternatives dont le ou les cylindre(s) et piston(s) sont par exemple portés à des températures de l'ordre de neuf cents à mille degrés Celsius. De telles température résultent du fait que le ou lesdits cylindre(s) et piston(s) compriment et/ou détendent des gaz dont la température peut être de l'ordre de mille cent à mille trois cent degrés Celsius, de telles températures étant nécessaires pour prétendre à des rendements thermodynamiques élevés.
Dans le domaine d'application des machines thermiques alternative à piston(s) en général et des moteurs thermiques en particulier, il résulte de l'invention un cylindre détendeur à double effet à support adaptatif :
= Dont la dilatation isotrope ou anisotrope peut être différente de celle du carter de transmission sur lequel est fixé et ceci, sans compromettre ni le fonctionnement dudit cylindre ni celui du piston qui évolue dans ledit cylindre, et sans altérer de façon significative le rapport volumétrique de tout moteur ou de toute machine thermique dont il est l'un des constituants;
= Qui reste toujours centré sur le piston avec lequel il coopère malgré que ce dernier puisse également être porté à haute température et être relié à des moyens de transmission opérant à basse température tout comme le carter de transmission dans lequel ils sont logés et sur lequel est fixé ledit cylindre ;
= Qui peut être solidement fixé ¨ ainsi que sa ou ses culasses(s) - sur le carter de transmission au moyen de liaisons en acier à haute résistance mécanique et ceci, malgré la température basse que requiert ledit acier pour conserver sa résistance, et malgré la température haute à laquelle est soumise ledit cylindre et sa ou ses culasses(s) ;
= Qui exporte peu de sa chaleur vers les pièces froides avec lesquelles il coopère ce qui préserve le rendement de tout moteur ou de toute machine thermique dont il est l'un des constituants ;
En outre, le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif suivant l'invention est prévu pour faciliter la réalisation de machines alternatives dont le ou les cylindre(s) et piston(s) sont par exemple portés à des températures de l'ordre de neuf cents à mille degrés Celsius. De telles température résultent du fait que le ou lesdits cylindre(s) et piston(s) compriment et/ou détendent des gaz dont la température peut être de l'ordre de mille cent à mille trois cent degrés Celsius, de telles températures étant nécessaires pour prétendre à des rendements thermodynamiques élevés.
Dans le domaine d'application des machines thermiques alternative à piston(s) en général et des moteurs thermiques en particulier, il résulte de l'invention un cylindre détendeur à double effet à support adaptatif :
= Dont la dilatation isotrope ou anisotrope peut être différente de celle du carter de transmission sur lequel est fixé et ceci, sans compromettre ni le fonctionnement dudit cylindre ni celui du piston qui évolue dans ledit cylindre, et sans altérer de façon significative le rapport volumétrique de tout moteur ou de toute machine thermique dont il est l'un des constituants;
= Qui reste toujours centré sur le piston avec lequel il coopère malgré que ce dernier puisse également être porté à haute température et être relié à des moyens de transmission opérant à basse température tout comme le carter de transmission dans lequel ils sont logés et sur lequel est fixé ledit cylindre ;
= Qui peut être solidement fixé ¨ ainsi que sa ou ses culasses(s) - sur le carter de transmission au moyen de liaisons en acier à haute résistance mécanique et ceci, malgré la température basse que requiert ledit acier pour conserver sa résistance, et malgré la température haute à laquelle est soumise ledit cylindre et sa ou ses culasses(s) ;
= Qui exporte peu de sa chaleur vers les pièces froides avec lesquelles il coopère ce qui préserve le rendement de tout moteur ou de toute machine thermique dont il est l'un des constituants ;
5 =
Dont le ou les matériau(x) dont il est constitué est (sont) soumis à un gradient de température modéré ce qui confère au(x) dit(s) matériau(x) une résistance élevée et une grande pérennité.
Il est entendu que le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif selon l'invention est adaptable à toute machine ou appareil doté(e) d'au moins un cylindre opérant ou non à haute température ledit cylindre étant relié à un carter ou bâti possiblement maintenu à basse température. A titre non-limitatif, parmi les exemples d'application de ladite invention figure le moteur thermique à
transfert-détente et régénération objet des demandes de brevet français n 1550762 et n 1551593, lesdites demandes appartenant au demandeur.
Les autres caractéristiques de la présente invention ont été décrites dans la description et dans les revendications secondaires dépendantes directement ou indirectement de la revendication principale.
Le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif comporte un fût de cylindre coopérant avec un piston détendeur à double effet qui est relié par une tige inférieure de piston à des moyens de transmission logés dans un carter de transmission sur lequel est fixé le fût de cylindre, tandis que l'extrémité
dudit fût qui débouche du coté desdits moyens est fermée par une culasse inférieure que traverse la tige inférieure de piston via un orifice de tige inférieure pour définir avec le piston détendeur à double effet une chambre à gaz chauds inférieure cependant que l'autre extrémité dudit fût est fermée par une culasse supérieure pour définir avec ledit piston une chambre à gaz chauds supérieure, et comprend selon l'invention :
= Au moins un pilier évidé traversé de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige, une première extrémité de pilier dudit pilier reposant directement ou indirectement sur le carter de transmission tandis qu'une deuxième extrémité de pilier dudit pilier supporte directement ou indirectement le fût de cylindre, la culasse inférieure et la culasse supérieure, cependant que ladite première extrémité peut pivoter autour d'une liaison rotule et/ou fléchir par ,
Dont le ou les matériau(x) dont il est constitué est (sont) soumis à un gradient de température modéré ce qui confère au(x) dit(s) matériau(x) une résistance élevée et une grande pérennité.
Il est entendu que le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif selon l'invention est adaptable à toute machine ou appareil doté(e) d'au moins un cylindre opérant ou non à haute température ledit cylindre étant relié à un carter ou bâti possiblement maintenu à basse température. A titre non-limitatif, parmi les exemples d'application de ladite invention figure le moteur thermique à
transfert-détente et régénération objet des demandes de brevet français n 1550762 et n 1551593, lesdites demandes appartenant au demandeur.
Les autres caractéristiques de la présente invention ont été décrites dans la description et dans les revendications secondaires dépendantes directement ou indirectement de la revendication principale.
Le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif comporte un fût de cylindre coopérant avec un piston détendeur à double effet qui est relié par une tige inférieure de piston à des moyens de transmission logés dans un carter de transmission sur lequel est fixé le fût de cylindre, tandis que l'extrémité
dudit fût qui débouche du coté desdits moyens est fermée par une culasse inférieure que traverse la tige inférieure de piston via un orifice de tige inférieure pour définir avec le piston détendeur à double effet une chambre à gaz chauds inférieure cependant que l'autre extrémité dudit fût est fermée par une culasse supérieure pour définir avec ledit piston une chambre à gaz chauds supérieure, et comprend selon l'invention :
= Au moins un pilier évidé traversé de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige, une première extrémité de pilier dudit pilier reposant directement ou indirectement sur le carter de transmission tandis qu'une deuxième extrémité de pilier dudit pilier supporte directement ou indirectement le fût de cylindre, la culasse inférieure et la culasse supérieure, cependant que ladite première extrémité peut pivoter autour d'une liaison rotule et/ou fléchir par ,
6 rapport audit carter tandis que ladite deuxième extrémité peut pivoter autour d'une liaison rotule et/ou fléchir par rapport audit fût de cylindre ;
= Au moins une tige de traction logée dans le tunnel de tige, une première extrémité de tige de ladite tige de traction étant directement ou indirectement arrimée au carter de transmission tandis qu'une deuxième extrémité de tige de ladite tige de traction est arrimée au fût de cylindre et/ou à la culasse inférieure et/ou à la culasse supérieure, ladite première extrémité pouvant pivoter autour d'une liaison rotule et/ou fléchir par rapport audit carter tandis que ladite deuxième extrémité peut pivoter autour d'une liaison rotule et/ou fléchir par rapport audit cylindre ;
= Des moyens inférieurs de centrage du cylindre positionnés au voisinage de la culasse inférieure, lesdits moyens prenant appui sur le fût de cylindre ou la culasse inférieure de première part, et directement ou indirectement sur le carter de transmission de seconde part, et lesdits moyens laissant le fût de cylindre libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission, mais interdisant audit fût de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter ;
= Des moyens supérieurs de centrage du cylindre positionnés au voisinage de la culasse supérieure, lesdits moyens prenant appui sur le fût de cylindre ou la culasse supérieure de première part, et sur un portique de centrage rigidement fixé au carter de transmission et maintenu à une hauteur voisine de celle de la culasse supérieure par au moins un pilier rigide de portique de seconde part, lesdits moyens laissant le fût de cylindre libre de se déplacer parallèlement à
son axe longitudinal par rapport au carter de transmission, mais interdisant audit fût de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend au moins un tube de refroidissement de tige qui enveloppe de façon étanche la tige de traction sur tout ou partie de la longueur de ladite tige, un fluide de refroidissement provenant d'une source de fluide de refroidissement pouvant circuler dans un espace laissé entre la paroi interne dudit tube et la surface externe de ladite tige cependant que la plus grande part possible de la surface i
= Au moins une tige de traction logée dans le tunnel de tige, une première extrémité de tige de ladite tige de traction étant directement ou indirectement arrimée au carter de transmission tandis qu'une deuxième extrémité de tige de ladite tige de traction est arrimée au fût de cylindre et/ou à la culasse inférieure et/ou à la culasse supérieure, ladite première extrémité pouvant pivoter autour d'une liaison rotule et/ou fléchir par rapport audit carter tandis que ladite deuxième extrémité peut pivoter autour d'une liaison rotule et/ou fléchir par rapport audit cylindre ;
= Des moyens inférieurs de centrage du cylindre positionnés au voisinage de la culasse inférieure, lesdits moyens prenant appui sur le fût de cylindre ou la culasse inférieure de première part, et directement ou indirectement sur le carter de transmission de seconde part, et lesdits moyens laissant le fût de cylindre libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission, mais interdisant audit fût de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter ;
= Des moyens supérieurs de centrage du cylindre positionnés au voisinage de la culasse supérieure, lesdits moyens prenant appui sur le fût de cylindre ou la culasse supérieure de première part, et sur un portique de centrage rigidement fixé au carter de transmission et maintenu à une hauteur voisine de celle de la culasse supérieure par au moins un pilier rigide de portique de seconde part, lesdits moyens laissant le fût de cylindre libre de se déplacer parallèlement à
son axe longitudinal par rapport au carter de transmission, mais interdisant audit fût de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend au moins un tube de refroidissement de tige qui enveloppe de façon étanche la tige de traction sur tout ou partie de la longueur de ladite tige, un fluide de refroidissement provenant d'une source de fluide de refroidissement pouvant circuler dans un espace laissé entre la paroi interne dudit tube et la surface externe de ladite tige cependant que la plus grande part possible de la surface i
7 externe dudit tube ne touche pas la paroi interne du tunnel de tige de sorte à
définir avec cette dernière paroi un espace vide.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend au moins un premier orifice d'alimentation de tube qui communique avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige au voisinage de la première extrémité de tige, et/ou au moins un deuxième orifice d'alimentation de tube qui communique avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige au voisinage de la deuxième extrémité de tige, le fluide de refroidissement pouvant circuler entre les deux dits orifices.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un tube de refroidissement de tige qui comporte une collerette de tube maintenue directement ou indirectement serrée par la tige de traction soit contre une oreille de fixation que présente le fût de cylindre ou la culasse supérieure, soit contre le carter de transmission.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une collerette de tube qui est maintenue serrée par la tige de traction contre l'oreille de fixation par l'intermédiaire d'un raccord Banjo qui comporte au moins un conduit radial de raccord relié à la source de fluide de refroidissement d'une part, et communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige d'autre part.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une rehausse d'isolation thermique qui est intercalée entre la collerette de tube et l'oreille de fixation, ladite rehausse étant traversée de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de rehausse dans lequel est logée la tige de traction et le tube de refroidissement de tige qui l'enveloppe de façon étanche cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube ne touche pas la paroi interne du tunnel de rehausse de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un tube de refroidissement de tige qui comporte au moins un renflement de tube constitué d'une portion axiale dudit tube dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement supérieur à celui du tunnel de tige dans lequel il est logé.
définir avec cette dernière paroi un espace vide.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend au moins un premier orifice d'alimentation de tube qui communique avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige au voisinage de la première extrémité de tige, et/ou au moins un deuxième orifice d'alimentation de tube qui communique avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige au voisinage de la deuxième extrémité de tige, le fluide de refroidissement pouvant circuler entre les deux dits orifices.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un tube de refroidissement de tige qui comporte une collerette de tube maintenue directement ou indirectement serrée par la tige de traction soit contre une oreille de fixation que présente le fût de cylindre ou la culasse supérieure, soit contre le carter de transmission.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une collerette de tube qui est maintenue serrée par la tige de traction contre l'oreille de fixation par l'intermédiaire d'un raccord Banjo qui comporte au moins un conduit radial de raccord relié à la source de fluide de refroidissement d'une part, et communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige d'autre part.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une rehausse d'isolation thermique qui est intercalée entre la collerette de tube et l'oreille de fixation, ladite rehausse étant traversée de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de rehausse dans lequel est logée la tige de traction et le tube de refroidissement de tige qui l'enveloppe de façon étanche cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube ne touche pas la paroi interne du tunnel de rehausse de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un tube de refroidissement de tige qui comporte au moins un renflement de tube constitué d'une portion axiale dudit tube dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement supérieur à celui du tunnel de tige dans lequel il est logé.
8 Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un tube de refroidissement de tige qui comporte au moins une restriction de diamètre de tube constitué d'une portion axiale dudit tube dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement inférieur à celui du corps de la tige de traction.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un tube de refroidissement de tige qui comporte au moins un trou de communication radial qui permet au fluide de refroidissement de pénétrer dans ledit tube, ou de s'en échapper.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une tige de traction qui est creuse pour former un canal interne de refroidissement de tige aménagé dans la longueur de ladite tige, ledit canal débouchant axialement ou radialement de ladite tige tandis qu'un fluide de refroidissement provenant d'une source de fluide de refroidissement peut circuler dans ledit canal.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une chambre de pression qui est reliée à une source d'air sous pression et qui est fixée sur le portique de centrage ou aménagée sur ou dans ce dernier tandis qu'une tige supérieure de piston qui prolonge le piston détendeur à double effet du coté de la chambre à gaz chauds supérieure traverse la culasse supérieure via un orifice de tige supérieure aménagé dans ladite culasse et via un orifice d'accès à
la chambre traversant le portique de centrage pour déboucher dans la chambre de pression de sorte que l'extrémité de ladite tige qui est la plus éloignée dudit piston reste toujours plongée dans ladite chambre quelle que soit la position dudit piston.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un carter de transmission qui est coiffé d'une platine de centrage et d'étanchéité
percée d'un orifice d'accès aux moyens de transmission au travers duquel passe la tige inférieure de piston pour être reliée aux moyens de transmission, ladite platine étant rigidement fixée sur ledit carter.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un orifice d'accès à la chambre qui coopère avec - ou qui comporte - des moyens d'étanchéité de tige qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice et la tige supérieure de piston.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un tube de refroidissement de tige qui comporte au moins un trou de communication radial qui permet au fluide de refroidissement de pénétrer dans ledit tube, ou de s'en échapper.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une tige de traction qui est creuse pour former un canal interne de refroidissement de tige aménagé dans la longueur de ladite tige, ledit canal débouchant axialement ou radialement de ladite tige tandis qu'un fluide de refroidissement provenant d'une source de fluide de refroidissement peut circuler dans ledit canal.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une chambre de pression qui est reliée à une source d'air sous pression et qui est fixée sur le portique de centrage ou aménagée sur ou dans ce dernier tandis qu'une tige supérieure de piston qui prolonge le piston détendeur à double effet du coté de la chambre à gaz chauds supérieure traverse la culasse supérieure via un orifice de tige supérieure aménagé dans ladite culasse et via un orifice d'accès à
la chambre traversant le portique de centrage pour déboucher dans la chambre de pression de sorte que l'extrémité de ladite tige qui est la plus éloignée dudit piston reste toujours plongée dans ladite chambre quelle que soit la position dudit piston.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un carter de transmission qui est coiffé d'une platine de centrage et d'étanchéité
percée d'un orifice d'accès aux moyens de transmission au travers duquel passe la tige inférieure de piston pour être reliée aux moyens de transmission, ladite platine étant rigidement fixée sur ledit carter.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un orifice d'accès à la chambre qui coopère avec - ou qui comporte - des moyens d'étanchéité de tige qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice et la tige supérieure de piston.
9 PCT/FR2016/052232 Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend un orifice d'accès aux moyens de transmission qui coopère avec - ou qui comporte -des moyens d'étanchéité de tige qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice et la tige inférieure de piston.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend des moyens d'étanchéité de tige qui comprennent une étanchéité supérieure de tige et une étanchéité inférieure de tige suffisamment éloignées l'une de l'autre pour former - entre les deux dites étanchéités, - une chambre à circulation d'huile dans laquelle débouche un conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification et de laquelle repart un conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend des moyens d'étanchéité de tige qui coopèrent avec une bague de guidage de tige logée à l'intérieur ou en dehors de la chambre à circulation d'huile.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend des moyens inférieurs de centrage du cylindre et/ou des moyens supérieurs de centrage du cylindre qui sont constitués d'un disque élastique de centrage pouvant être percé en son centre d'un trou de disque au travers duquel passe respectivement la tige inférieure de piston ou une tige supérieure de piston tandis que sa périphérie constitue une collerette de fixation de disque fixée de manière étanche respectivement sur le carter de transmission et/ou sur le portique de centrage.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une platine de centrage et d'étanchéité qui porte les moyens inférieurs de centrage du cylindre lesquels sont constitués d'un disque élastique de centrage dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque fixée de manière étanche sur ladite platine, ledit disque étant percé en son centre d'un trou de disque au travers duquel passe la tige inférieure de piston sans toucher ledit disque, le bord du trou de disque présentant un patin de contact circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité que présente la culasse inférieure, ledit cône pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin et ledit cône ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend des moyens supérieurs de centrage du cylindre qui sont constitués d'un disque élastique de centrage dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque 5 fixée de manière étanche sur le portique de centrage, ledit disque étant percé en son centre d'un trou de disque dont le bord présente un patin de contact circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité
que présente la culasse supérieure, ledit cône pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin et ledit cône ayant pour effet de déformer axialement et
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend des moyens d'étanchéité de tige qui comprennent une étanchéité supérieure de tige et une étanchéité inférieure de tige suffisamment éloignées l'une de l'autre pour former - entre les deux dites étanchéités, - une chambre à circulation d'huile dans laquelle débouche un conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification et de laquelle repart un conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend des moyens d'étanchéité de tige qui coopèrent avec une bague de guidage de tige logée à l'intérieur ou en dehors de la chambre à circulation d'huile.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend des moyens inférieurs de centrage du cylindre et/ou des moyens supérieurs de centrage du cylindre qui sont constitués d'un disque élastique de centrage pouvant être percé en son centre d'un trou de disque au travers duquel passe respectivement la tige inférieure de piston ou une tige supérieure de piston tandis que sa périphérie constitue une collerette de fixation de disque fixée de manière étanche respectivement sur le carter de transmission et/ou sur le portique de centrage.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend une platine de centrage et d'étanchéité qui porte les moyens inférieurs de centrage du cylindre lesquels sont constitués d'un disque élastique de centrage dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque fixée de manière étanche sur ladite platine, ledit disque étant percé en son centre d'un trou de disque au travers duquel passe la tige inférieure de piston sans toucher ledit disque, le bord du trou de disque présentant un patin de contact circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité que présente la culasse inférieure, ledit cône pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin et ledit cône ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage.
Le cylindre détendeur à double effet suivant la présente invention comprend des moyens supérieurs de centrage du cylindre qui sont constitués d'un disque élastique de centrage dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque 5 fixée de manière étanche sur le portique de centrage, ledit disque étant percé en son centre d'un trou de disque dont le bord présente un patin de contact circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité
que présente la culasse supérieure, ledit cône pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin et ledit cône ayant pour effet de déformer axialement et
10 depuis son centre le disque élastique de centrage.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés et donnés à titre d'exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente, et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Figure 1 est une vue tridimensionnelle de trois-quarts du cylindre détendeur à
double effet suivant l'invention, et du carter de transmission sur lequel il est fixé.
Figure 2 est une vue tridimensionnelle de face et en écorché du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention, ladite vue représentant également le carter de transmission sur lequel est fixé le fût de cylindre ainsi que le piston détendeur à double effet et les moyens de transmission hébergés dans ledit carter, lesdits moyens étant selon cet exemple de réalisation constitués d'une bielle articulée sur une manivelle reliée à un vilebrequin, et d'une crosse.
Figure 3 est une coupe schématique longitudinale du cylindre détendeur à
double effet suivant l'invention selon une variante de réalisation identique à celle présentée en figure 2.
Figures 4 est une vue tridimensionnelle éclatée du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention, et selon une variante de réalisation identique à
celle présentée en figure 2.
Figure 5 est une vue latérale du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention mettant en évidence au moyen d'une coupe la configuration particulière du pilier évidé, de la tige de traction et des diverses liaisons rotules avec
La description qui va suivre en regard des dessins annexés et donnés à titre d'exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente, et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Figure 1 est une vue tridimensionnelle de trois-quarts du cylindre détendeur à
double effet suivant l'invention, et du carter de transmission sur lequel il est fixé.
Figure 2 est une vue tridimensionnelle de face et en écorché du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention, ladite vue représentant également le carter de transmission sur lequel est fixé le fût de cylindre ainsi que le piston détendeur à double effet et les moyens de transmission hébergés dans ledit carter, lesdits moyens étant selon cet exemple de réalisation constitués d'une bielle articulée sur une manivelle reliée à un vilebrequin, et d'une crosse.
Figure 3 est une coupe schématique longitudinale du cylindre détendeur à
double effet suivant l'invention selon une variante de réalisation identique à celle présentée en figure 2.
Figures 4 est une vue tridimensionnelle éclatée du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention, et selon une variante de réalisation identique à
celle présentée en figure 2.
Figure 5 est une vue latérale du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention mettant en évidence au moyen d'une coupe la configuration particulière du pilier évidé, de la tige de traction et des diverses liaisons rotules avec
11 lesquelles coopèrent ces deux organes, ladite coupe étant agrandie et sectionnée dans la partie droite de ladite figure pour en faciliter la compréhension.
Figure 6 est une vue en coupe schématique de la platine de centrage et d'étanchéité du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention, du disque élastique de centrage, et des moyens d'étanchéité de tige ces derniers coopérant avec la tige inférieure de piston.
Figure 7 est une vue en coupe schématique d'une partie du portique de centrage du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention, du disque élastique de centrage fixé sur ledit portique, et des moyens d'étanchéité de tige qui coopèrent avec la tige supérieure de piston qui débouche ¨ selon cet exemple particulier de réalisation ¨ dans une chambre de pression.
DESCRIPTION DE L'INVENTION :
On a montré en figures 1 à 7 le cylindre détendeur à double effet 1 à support adaptatif, divers détails de ses composants, ses variantes, et ses accessoires.
Comme le montrent clairement les figures 2 à 4, le cylindre détendeur à double effet 1 comprend un fût de cylindre 71 coopérant avec un piston détendeur à
double effet 2 qui est relié par une tige inférieure de piston 46 à des moyens de transmission 3 qui peuvent par exemple être constitués d'une bielle 4 articulée autour d'une manivelle 5 qui est aménagée sur un vilebrequin 6, ladite bielle étant reliée au piston détendeur à double effet 2 directement par un axe de piston ou indirectement par l'intermédiaire d'une crosse 7.
On remarque qu'en alternative, lesdits moyens 3 pourraient aussi être constitués d'une came, d'une pompe hydraulique émettrice, d'un générateur d'électricité
ou de tout autre moyen de transmission connu de l'homme de l'art.
On note que - comme l'illustrent les figures 1 à 5, les moyens de transmission sont logés dans un carter de transmission 8 maintenu à basse température sur lequel est fixé le fût de cylindre 71, ce dernier et le piston détendeur à
double effet 2 pouvant quant à eux opérer à haute température.
,
Figure 6 est une vue en coupe schématique de la platine de centrage et d'étanchéité du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention, du disque élastique de centrage, et des moyens d'étanchéité de tige ces derniers coopérant avec la tige inférieure de piston.
Figure 7 est une vue en coupe schématique d'une partie du portique de centrage du cylindre détendeur à double effet suivant l'invention, du disque élastique de centrage fixé sur ledit portique, et des moyens d'étanchéité de tige qui coopèrent avec la tige supérieure de piston qui débouche ¨ selon cet exemple particulier de réalisation ¨ dans une chambre de pression.
DESCRIPTION DE L'INVENTION :
On a montré en figures 1 à 7 le cylindre détendeur à double effet 1 à support adaptatif, divers détails de ses composants, ses variantes, et ses accessoires.
Comme le montrent clairement les figures 2 à 4, le cylindre détendeur à double effet 1 comprend un fût de cylindre 71 coopérant avec un piston détendeur à
double effet 2 qui est relié par une tige inférieure de piston 46 à des moyens de transmission 3 qui peuvent par exemple être constitués d'une bielle 4 articulée autour d'une manivelle 5 qui est aménagée sur un vilebrequin 6, ladite bielle étant reliée au piston détendeur à double effet 2 directement par un axe de piston ou indirectement par l'intermédiaire d'une crosse 7.
On remarque qu'en alternative, lesdits moyens 3 pourraient aussi être constitués d'une came, d'une pompe hydraulique émettrice, d'un générateur d'électricité
ou de tout autre moyen de transmission connu de l'homme de l'art.
On note que - comme l'illustrent les figures 1 à 5, les moyens de transmission sont logés dans un carter de transmission 8 maintenu à basse température sur lequel est fixé le fût de cylindre 71, ce dernier et le piston détendeur à
double effet 2 pouvant quant à eux opérer à haute température.
,
12 On note, toujours en figures 1 à 5, que l'extrémité du fût de cylindre 71 qui débouche du coté desdits moyens 3 est fermée par une culasse inférieure 9 que traverse la tige inférieure de piston 46 via un orifice de tige inférieure 51 pour définir avec le piston détendeur à double effet 2 une chambre à gaz chauds inférieure 11 cependant que l'autre extrémité dudit fût 71 est fermée par une culasse supérieure 10 pour définir avec ledit piston 2 une chambre à gaz chauds supérieure 12, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 pouvant comporter au moins une soupape 50 pilotée par un actionneur de soupape 70.
Les figures 1 à 5 montrent aussi que le cylindre détendeur à double effet 1 à
support adaptatif selon l'invention comprend au moins un pilier évidé 13 traversé
de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige 14 qui peut être soit totalement fermé, soit ajouré.
On y constate qu'une première extrémité de pilier 15 du pilier évidé 13 repose directement ou indirectement sur le carter de transmission 8 tandis qu'une deuxième extrémité de pilier 16 dudit pilier 13 supporte directement ou indirectement le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10.
En outre, le cylindre détendeur à double effet 1 à support adaptatif selon l'invention prévoit que la première extrémité de pilier 15 peut pivoter autour d'une liaison rotule 42 et/ou fléchir par rapport audit carter 8 tandis que la deuxième extrémité de pilier 16 peut pivoter autour d'une liaison rotule 42 et/ou fléchir par rapport audit fût de cylindre 71, le pivotement desdites extrémités 15, 16 pouvant s'opérer soit au moyen d'une liaison mécanique de type pivot ou cardan ou d'une liaison rotule 42, soit par la flexion de tout ou partie du pilier évidé 13, soit par les deux.
Selon un mode de réalisation particulier du cylindre détendeur à double effet selon l'invention, le pilier évidé 13 peut être réalisé en dioxyde de zirconium dit zircone , cette céramique offrant une bonne résistance mécanique à haute température, une faible conductivité thermique, et un coefficient de dilatation proche de celui de l'acier.
On remarque qu'avantageusement, pour éviter que le rapport volumétrique de la chambre à gaz chauds inférieure 11 et de la chambre à gaz chauds supérieure 12
Les figures 1 à 5 montrent aussi que le cylindre détendeur à double effet 1 à
support adaptatif selon l'invention comprend au moins un pilier évidé 13 traversé
de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige 14 qui peut être soit totalement fermé, soit ajouré.
On y constate qu'une première extrémité de pilier 15 du pilier évidé 13 repose directement ou indirectement sur le carter de transmission 8 tandis qu'une deuxième extrémité de pilier 16 dudit pilier 13 supporte directement ou indirectement le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10.
En outre, le cylindre détendeur à double effet 1 à support adaptatif selon l'invention prévoit que la première extrémité de pilier 15 peut pivoter autour d'une liaison rotule 42 et/ou fléchir par rapport audit carter 8 tandis que la deuxième extrémité de pilier 16 peut pivoter autour d'une liaison rotule 42 et/ou fléchir par rapport audit fût de cylindre 71, le pivotement desdites extrémités 15, 16 pouvant s'opérer soit au moyen d'une liaison mécanique de type pivot ou cardan ou d'une liaison rotule 42, soit par la flexion de tout ou partie du pilier évidé 13, soit par les deux.
Selon un mode de réalisation particulier du cylindre détendeur à double effet selon l'invention, le pilier évidé 13 peut être réalisé en dioxyde de zirconium dit zircone , cette céramique offrant une bonne résistance mécanique à haute température, une faible conductivité thermique, et un coefficient de dilatation proche de celui de l'acier.
On remarque qu'avantageusement, pour éviter que le rapport volumétrique de la chambre à gaz chauds inférieure 11 et de la chambre à gaz chauds supérieure 12
13 ne varie de manière trop importante durant le réchauffement du fût de cylindre 71, ce dernier peut reposer sur la deuxième extrémité de pilier 16 approximativement à hauteur du piston détendeur à double effet 2 lorsque ce dernier est positionné à
la moitié de sa course. Ainsi, lorsque le fût de cylindre 71 se dilate sous l'effet de sa montée en température, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 s'éloignent approximativement de la même distance par rapport à la position médiane du piston détendeur à double effet 2.
Les figures 1 à 5 illustrent également que le cylindre détendeur à double effet 1 à
support adaptatif selon l'invention comprend au moins une tige de traction 17 logée dans le tunnel de tige 14, une première extrémité de tige 18 de ladite tige de traction 17 étant directement ou indirectement arrimée au carter de transmission 8 tandis qu'une deuxième extrémité de tige 19 de ladite tige de traction 17 est arrimée au fût de cylindre 71 et/ou à la culasse inférieure 9 et/ou à la culasse supérieure 10, ladite première extrémité 18 pouvant pivoter autour d'une liaison rotule 42 et/ou fléchir par rapport audit carter 8 tandis que ladite deuxième extrémité 19 peut pivoter autour d'une liaison rotule 42 et/ou fléchir par rapport audit cylindre 1.
On note que le pivotement desdites extrémités 18, 19 peut s'opérer soit au moyen d'une liaison mécanique de type pivot ou cardan ou d'une liaison rotule 42, soit par la flexion de tout ou partie de la tige de traction 17, soit par les deux.
On remarque que pour être arrimée au fût de cylindre 71 et/ou aux dites culasses 9, 10, la deuxième extrémité de tige 19 peut traverser un orifice d'oreille 24 que comprend une oreille de fixation 25 que présente ledit fût 71 et/ou lesdites culasses 9, 10, cependant que soit une tête de tige 28 soit un écrou de tige vissé sur un filetage de tige 29 aménagé sur la tige de traction 17 prend appui sur ladite oreille 25 de sorte à enserrer cette dernière entre ladite tête 28 ou ledit écrou 26, et le pilier évidé 13.
On note d'ailleurs que la première extrémité de tige 18 peut être arrimée au carter de transmission 8 également au moyen d'une tête de tige 28, ou d'un écrou de tige 26 vissé sur un filetage de tige 29. En alternative, ledit filetage de tige 29 peut être vissé dans un taraudage 27 directement ou indirectement réalisé dans le carter de transmission 8.
la moitié de sa course. Ainsi, lorsque le fût de cylindre 71 se dilate sous l'effet de sa montée en température, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 s'éloignent approximativement de la même distance par rapport à la position médiane du piston détendeur à double effet 2.
Les figures 1 à 5 illustrent également que le cylindre détendeur à double effet 1 à
support adaptatif selon l'invention comprend au moins une tige de traction 17 logée dans le tunnel de tige 14, une première extrémité de tige 18 de ladite tige de traction 17 étant directement ou indirectement arrimée au carter de transmission 8 tandis qu'une deuxième extrémité de tige 19 de ladite tige de traction 17 est arrimée au fût de cylindre 71 et/ou à la culasse inférieure 9 et/ou à la culasse supérieure 10, ladite première extrémité 18 pouvant pivoter autour d'une liaison rotule 42 et/ou fléchir par rapport audit carter 8 tandis que ladite deuxième extrémité 19 peut pivoter autour d'une liaison rotule 42 et/ou fléchir par rapport audit cylindre 1.
On note que le pivotement desdites extrémités 18, 19 peut s'opérer soit au moyen d'une liaison mécanique de type pivot ou cardan ou d'une liaison rotule 42, soit par la flexion de tout ou partie de la tige de traction 17, soit par les deux.
On remarque que pour être arrimée au fût de cylindre 71 et/ou aux dites culasses 9, 10, la deuxième extrémité de tige 19 peut traverser un orifice d'oreille 24 que comprend une oreille de fixation 25 que présente ledit fût 71 et/ou lesdites culasses 9, 10, cependant que soit une tête de tige 28 soit un écrou de tige vissé sur un filetage de tige 29 aménagé sur la tige de traction 17 prend appui sur ladite oreille 25 de sorte à enserrer cette dernière entre ladite tête 28 ou ledit écrou 26, et le pilier évidé 13.
On note d'ailleurs que la première extrémité de tige 18 peut être arrimée au carter de transmission 8 également au moyen d'une tête de tige 28, ou d'un écrou de tige 26 vissé sur un filetage de tige 29. En alternative, ledit filetage de tige 29 peut être vissé dans un taraudage 27 directement ou indirectement réalisé dans le carter de transmission 8.
14 Selon un mode particulier de réalisation du cylindre détendeur à double effet selon l'invention, un ressort de compression peut être intercalé soit entre la tête de tige 28 ou l'écrou de tige 26 et l'oreille de fixation 25, soit entre ladite tête 28 ou toute autre pièce taraudée dans laquelle se visse le filetage de tige 29, et toute autre pièce d'appui. Ledit ressort de compression peut être constitué par exemple d'une ou plusieurs rondelle(s) Belleville .
Un tel ressort de compression peut notamment limiter la tension à laquelle est soumise la tige de traction 17 lorsque les divers organes qu'elle maintient serrés entre eux se dilatent sous l'effet de leur montée en température. Dans tous les cas, avantageusement, le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 doivent être préférablement recouverts d'au moins un écran thermique qui limite les émissions de chaleur desdits organes 71, 9 et 10 dans l'environnement, ledit écran pouvant par exemple être constitué de plusieurs couches de feuilles métalliques de faible épaisseur comportant des picots qui laissent entre chaque dite feuille une lame d'air, ou être constitué de tout autre aménagement propre aux écrans thermiques et connu de l'homme de l'art.
On note qu'à titre d'équivalent technique et de variante du cylindre détendeur à
double effet 1 selon l'invention, la tige de traction 17 peut être juxtaposée au pilier évidé 13 qui en ce cas peut ne pas être traversé de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige 14 tandis que la fonction même de ladite tige 17 et dudit pilier 13 reste inchangée et que les liaisons rotule 42 avec lesquelles coopère ladite tige 17 et ledit pilier 13 produisent les mêmes effets.
Les figures 2, 3, 4 et 6 montrent de manière évidente que le cylindre détendeur à
double effet 1 selon l'invention comporte des moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 positionnés au voisinage de la culasse inférieure 9, lesdits moyens 20 prenant appui sur le fût de cylindre 71 ou la culasse inférieure 9 de première part, et directement ou indirectement sur le carter de transmission 8 de seconde part, et lesdits moyens 20 laissant le fût de cylindre 71 libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission 8, mais interdisant audit fût 71 de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter 8.
Les figures 2, 3, 4 et 7 illustrent que le cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention comporte aussi des moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 positionnés au voisinage de la culasse supérieure 10, lesdits moyens 21 prenant appui sur le fût de cylindre 71 ou la culasse supérieure 10 de première part, et sur un portique de centrage 22 rigidement fixé au carter de transmission 8 et maintenu à une hauteur voisine de celle de la culasse supérieure 10 par au moins un pilier 5 rigide de portique 23 de seconde part, lesdits moyens 21 laissant le fût de cylindre 71 libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission 8, mais interdisant audit fût 71 de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter 8.
10 Les figures 4 et 5 montrent au moins un tube de refroidissement de tige 30 que peut comporter le cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention, ledit tube 30 enveloppant de façon étanche la tige de traction 17 sur tout ou partie de la longueur de ladite tige 17, un fluide de refroidissement 31 provenant d'une source de fluide de refroidissement 40 pouvant circuler dans un espace laissé entre la
Un tel ressort de compression peut notamment limiter la tension à laquelle est soumise la tige de traction 17 lorsque les divers organes qu'elle maintient serrés entre eux se dilatent sous l'effet de leur montée en température. Dans tous les cas, avantageusement, le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 doivent être préférablement recouverts d'au moins un écran thermique qui limite les émissions de chaleur desdits organes 71, 9 et 10 dans l'environnement, ledit écran pouvant par exemple être constitué de plusieurs couches de feuilles métalliques de faible épaisseur comportant des picots qui laissent entre chaque dite feuille une lame d'air, ou être constitué de tout autre aménagement propre aux écrans thermiques et connu de l'homme de l'art.
On note qu'à titre d'équivalent technique et de variante du cylindre détendeur à
double effet 1 selon l'invention, la tige de traction 17 peut être juxtaposée au pilier évidé 13 qui en ce cas peut ne pas être traversé de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige 14 tandis que la fonction même de ladite tige 17 et dudit pilier 13 reste inchangée et que les liaisons rotule 42 avec lesquelles coopère ladite tige 17 et ledit pilier 13 produisent les mêmes effets.
Les figures 2, 3, 4 et 6 montrent de manière évidente que le cylindre détendeur à
double effet 1 selon l'invention comporte des moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 positionnés au voisinage de la culasse inférieure 9, lesdits moyens 20 prenant appui sur le fût de cylindre 71 ou la culasse inférieure 9 de première part, et directement ou indirectement sur le carter de transmission 8 de seconde part, et lesdits moyens 20 laissant le fût de cylindre 71 libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission 8, mais interdisant audit fût 71 de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter 8.
Les figures 2, 3, 4 et 7 illustrent que le cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention comporte aussi des moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 positionnés au voisinage de la culasse supérieure 10, lesdits moyens 21 prenant appui sur le fût de cylindre 71 ou la culasse supérieure 10 de première part, et sur un portique de centrage 22 rigidement fixé au carter de transmission 8 et maintenu à une hauteur voisine de celle de la culasse supérieure 10 par au moins un pilier 5 rigide de portique 23 de seconde part, lesdits moyens 21 laissant le fût de cylindre 71 libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission 8, mais interdisant audit fût 71 de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter 8.
10 Les figures 4 et 5 montrent au moins un tube de refroidissement de tige 30 que peut comporter le cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention, ledit tube 30 enveloppant de façon étanche la tige de traction 17 sur tout ou partie de la longueur de ladite tige 17, un fluide de refroidissement 31 provenant d'une source de fluide de refroidissement 40 pouvant circuler dans un espace laissé entre la
15 paroi interne dudit tube 30 et la surface externe de ladite tige 17 cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube 30 ne touche pas la paroi interne du tunnel de tige 14 de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide.
Les figures 4 et 5 précisent que le cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention peut comporter au moins un premier orifice d'alimentation de tube communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige 30 au voisinage de la première extrémité de tige 18, et/ou au moins un deuxième orifice d'alimentation de tube 33 communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige 30 au voisinage de la deuxième extrémité de tige 19, le fluide de refroidissement 31 pouvant circuler entre les deux dits orifices 32, cependant que ledit fluide 31 est plus froid quand il pénètre dans le tube de refroidissement de tige 30 que quand il en ressort.
On note qu'une pompe à fluide non-représentée peut être prévue pour forcer le fluide de refroidissement 31 à circuler dans le tube de refroidissement de tige 30, ladite pompe pouvant continuer à fonctionner un certain temps après l'arrêt de la machine thermique à laquelle s'applique le cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention.
Cette dernière disposition permet par exemple d'évacuer la chaleur que le fût de cylindre 71 et ses culasses 9, 10 sont susceptibles de continuer à transmettre
Les figures 4 et 5 précisent que le cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention peut comporter au moins un premier orifice d'alimentation de tube communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige 30 au voisinage de la première extrémité de tige 18, et/ou au moins un deuxième orifice d'alimentation de tube 33 communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige 30 au voisinage de la deuxième extrémité de tige 19, le fluide de refroidissement 31 pouvant circuler entre les deux dits orifices 32, cependant que ledit fluide 31 est plus froid quand il pénètre dans le tube de refroidissement de tige 30 que quand il en ressort.
On note qu'une pompe à fluide non-représentée peut être prévue pour forcer le fluide de refroidissement 31 à circuler dans le tube de refroidissement de tige 30, ladite pompe pouvant continuer à fonctionner un certain temps après l'arrêt de la machine thermique à laquelle s'applique le cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention.
Cette dernière disposition permet par exemple d'évacuer la chaleur que le fût de cylindre 71 et ses culasses 9, 10 sont susceptibles de continuer à transmettre
16 durant leur refroidissement à la tige de traction 17. On remarque d'ailleurs qu'une fois sorti du tube de refroidissement de tige 30, le fluide de refroidissement peut être refroidi par un échangeur de chaleur avant d'être à nouveau réintroduit dans ledit tube 30, ou renouvelé.
Toujours en figures 4 et 5, on note que le tube de refroidissement de tige 30 peut comporter une collerette de tube 34 maintenue directement ou indirectement serrée par la tige de traction 17 soit contre une oreille de fixation 25 que présente le fût de cylindre 71 ou la culasse supérieure 10, soit contre le carter de transmission 8.
Selon une variante particulière de réalisation du cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention, la collerette de tube 34 peut être maintenue serrée par la tige de traction 17 contre l'oreille de fixation 25 par l'intermédiaire d'un raccord Banjo 38 qui comporte au moins un conduit radial de raccord 39 relié à la source de fluide de refroidissement 40 d'une part, et communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige 30 d'autre part.
On note que le conduit radial de raccord 39 peut être relié à la source de fluide de refroidissement 40 ou à d'autres conduits radiaux de raccord 39 que comporte le raccord Banjo 38 d'autres tubes de refroidissement de tige 30 au moyen d'un conduit souple ou déformable qui peut s'accommoder des variations de distance induites par la dilatation thermique des différents organes qui constituent le cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention.
Comme on le remarque en figures 1 à 5, une rehausse d'isolation thermique 68 peut être intercalée entre la collerette de tube 34 et l'oreille de fixation 25, ladite rehausse 68 étant traversée de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de rehausse 69 dans lequel est logée la tige de traction 17 et le tube de refroidissement de tige 30 qui l'enveloppe de façon étanche cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube 30 ne touche pas la paroi interne du tunnel de rehausse 69 de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide.
On note que la rehausse d'isolation thermique 68 peut avantageusement être réalisée dans un matériau résistant aux températures élevées et offrant une faible conductivité thermique tel que le dioxyde de zirconium.
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Toujours en figures 4 et 5, on note que le tube de refroidissement de tige 30 peut comporter une collerette de tube 34 maintenue directement ou indirectement serrée par la tige de traction 17 soit contre une oreille de fixation 25 que présente le fût de cylindre 71 ou la culasse supérieure 10, soit contre le carter de transmission 8.
Selon une variante particulière de réalisation du cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention, la collerette de tube 34 peut être maintenue serrée par la tige de traction 17 contre l'oreille de fixation 25 par l'intermédiaire d'un raccord Banjo 38 qui comporte au moins un conduit radial de raccord 39 relié à la source de fluide de refroidissement 40 d'une part, et communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige 30 d'autre part.
On note que le conduit radial de raccord 39 peut être relié à la source de fluide de refroidissement 40 ou à d'autres conduits radiaux de raccord 39 que comporte le raccord Banjo 38 d'autres tubes de refroidissement de tige 30 au moyen d'un conduit souple ou déformable qui peut s'accommoder des variations de distance induites par la dilatation thermique des différents organes qui constituent le cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention.
Comme on le remarque en figures 1 à 5, une rehausse d'isolation thermique 68 peut être intercalée entre la collerette de tube 34 et l'oreille de fixation 25, ladite rehausse 68 étant traversée de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de rehausse 69 dans lequel est logée la tige de traction 17 et le tube de refroidissement de tige 30 qui l'enveloppe de façon étanche cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube 30 ne touche pas la paroi interne du tunnel de rehausse 69 de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide.
On note que la rehausse d'isolation thermique 68 peut avantageusement être réalisée dans un matériau résistant aux températures élevées et offrant une faible conductivité thermique tel que le dioxyde de zirconium.
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17 Les figures 4 et 5 montrent que le tube de refroidissement de tige 30 peut comporter au moins un renflement de tube 35 constitué d'une portion axiale dudit tube 30 dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement supérieur à
celui du tunnel de tige 14 dans lequel il est logé ceci garantissant que ledit tube 30 reste localement centré dans ledit tunnel 14, et réalisant si nécessaire une étanchéité entre ledit tube 30 et ledit tunnel 14.
Le tube de refroidissement de tige 30 peut en outre comporter au moins une restriction de diamètre de tube 36 constituée d'une portion axiale dudit tube dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement inférieur à
celui du corps de la tige de traction 17 afin de réaliser localement une étanchéité
entre ledit tube 30 et ladite tige 17.
On notera aussi que comme illustré en figures 4 et 5, le tube de refroidissement de tige 30 peut aussi comporter au moins un trou de communication radial 37 qui permet au fluide de refroidissement 31 de pénétrer dans ledit tube 30, ou de s'en échapper.
A titre de variante non-représentée, on notera que la tige de traction 17 peut être creuse pour former un canal interne de refroidissement de tige aménagé dans la longueur de ladite tige 17, ledit canal débouchant axialement ou radialement de ladite tige 17 tandis qu'un fluide de refroidissement 31 provenant d'une source de fluide de refroidissement 40 peut circuler dans ledit canal.
Les figures 2, 3 et 7 montrent de façon claire que le cylindre détendeur à
double effet 1 selon l'invention peut comprendre une chambre de pression 44 reliée à
une source d'air sous pression 45 et qui est fixée sur le portique de centrage 22 ou aménagée sur ou dans ce dernier tandis qu'une tige supérieure de piston 47 qui prolonge le piston détendeur à double effet 2 du coté de la chambre à gaz chauds supérieure 12 traverse la culasse supérieure 10 via un orifice de tige supérieure 43 aménagé dans ladite culasse 10 et via un orifice d'accès à la chambre 52 traversant le portique de centrage 22 pour déboucher dans la chambre de pression 44 de sorte que l'extrémité de ladite tige 47 qui est la plus éloignée dudit piston 2 reste toujours plongée dans ladite chambre 44 quelle que soit la position dudit piston 2.
celui du tunnel de tige 14 dans lequel il est logé ceci garantissant que ledit tube 30 reste localement centré dans ledit tunnel 14, et réalisant si nécessaire une étanchéité entre ledit tube 30 et ledit tunnel 14.
Le tube de refroidissement de tige 30 peut en outre comporter au moins une restriction de diamètre de tube 36 constituée d'une portion axiale dudit tube dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement inférieur à
celui du corps de la tige de traction 17 afin de réaliser localement une étanchéité
entre ledit tube 30 et ladite tige 17.
On notera aussi que comme illustré en figures 4 et 5, le tube de refroidissement de tige 30 peut aussi comporter au moins un trou de communication radial 37 qui permet au fluide de refroidissement 31 de pénétrer dans ledit tube 30, ou de s'en échapper.
A titre de variante non-représentée, on notera que la tige de traction 17 peut être creuse pour former un canal interne de refroidissement de tige aménagé dans la longueur de ladite tige 17, ledit canal débouchant axialement ou radialement de ladite tige 17 tandis qu'un fluide de refroidissement 31 provenant d'une source de fluide de refroidissement 40 peut circuler dans ledit canal.
Les figures 2, 3 et 7 montrent de façon claire que le cylindre détendeur à
double effet 1 selon l'invention peut comprendre une chambre de pression 44 reliée à
une source d'air sous pression 45 et qui est fixée sur le portique de centrage 22 ou aménagée sur ou dans ce dernier tandis qu'une tige supérieure de piston 47 qui prolonge le piston détendeur à double effet 2 du coté de la chambre à gaz chauds supérieure 12 traverse la culasse supérieure 10 via un orifice de tige supérieure 43 aménagé dans ladite culasse 10 et via un orifice d'accès à la chambre 52 traversant le portique de centrage 22 pour déboucher dans la chambre de pression 44 de sorte que l'extrémité de ladite tige 47 qui est la plus éloignée dudit piston 2 reste toujours plongée dans ladite chambre 44 quelle que soit la position dudit piston 2.
18 Cette configuration particulière du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention permet par exemple d'approvisionner en air comprimé ¨ notamment via la chambre de pression 44 et un canal interne que comporte la tige supérieure de piston 47 - des moyens d'étanchéité 48 tels qu'un anneau continu perforé 49 à
coussin d'air logé dans une gorge de segment aménagée en périphérie du piston détendeur à double effet 2, lesdits moyens 48 pouvant être similaires ou identiques à ceux décrits dans les demandes de brevet français n 1550762 et n 1551593 appartenant au demandeur et permettant la réalisation d'un moteur thermique à transfert-détente et régénération.
En figure 1 à 4 et en figure 6, on a illustré que le carter de transmission 8 peut être coiffé d'une platine de centrage et d'étanchéité 53 percée d'un orifice d'accès aux moyens de transmission 54 au travers duquel passe la tige inférieure de piston pour être reliée aux moyens de transmission 3, ladite platine 53 étant rigidement fixée sur ledit carter 8 par des vis ou par tout autre moyen connu de l'homme de l'art. En alternative, ladite platine 53 peut faire partie intégrante dudit carter 8.
En figures 2, 3 et 7, on notera que l'orifice d'accès à la chambre 52 peut coopérer avec - ou comporter - des moyens d'étanchéité de tige 55 qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice 52 et la tige supérieure de piston 47.
De manière analogue, les figures 2, 3 et 6 illustrent que l'orifice d'accès aux moyens de transmission 54 peut coopère avec - ou comporter - des moyens d'étanchéité de tige 55 qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice 54 et la tige inférieure de piston 46.
C'est sur les figures 6 et 7 qu'en illustré de la manière la plus probante que les moyens d'étanchéité de tige 55 peuvent comprendre une étanchéité supérieure de tige 56 et une étanchéité inférieure de tige 57 suffisamment éloignées l'une de l'autre pour former - entre les deux dites étanchéités 56, 57 - une chambre à
circulation d'huile 58 dans laquelle débouche un conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification 59 et de laquelle repart un conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification 60.
On note sur lesdites figures que la chambre à circulation d'huile 58 assure la double fonction de lubrifier et de refroidir la tige inférieure de piston 46 et/ou la tige supérieure de piston 47. On remarque en outre que l'étanchéité supérieure de tige ,
coussin d'air logé dans une gorge de segment aménagée en périphérie du piston détendeur à double effet 2, lesdits moyens 48 pouvant être similaires ou identiques à ceux décrits dans les demandes de brevet français n 1550762 et n 1551593 appartenant au demandeur et permettant la réalisation d'un moteur thermique à transfert-détente et régénération.
En figure 1 à 4 et en figure 6, on a illustré que le carter de transmission 8 peut être coiffé d'une platine de centrage et d'étanchéité 53 percée d'un orifice d'accès aux moyens de transmission 54 au travers duquel passe la tige inférieure de piston pour être reliée aux moyens de transmission 3, ladite platine 53 étant rigidement fixée sur ledit carter 8 par des vis ou par tout autre moyen connu de l'homme de l'art. En alternative, ladite platine 53 peut faire partie intégrante dudit carter 8.
En figures 2, 3 et 7, on notera que l'orifice d'accès à la chambre 52 peut coopérer avec - ou comporter - des moyens d'étanchéité de tige 55 qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice 52 et la tige supérieure de piston 47.
De manière analogue, les figures 2, 3 et 6 illustrent que l'orifice d'accès aux moyens de transmission 54 peut coopère avec - ou comporter - des moyens d'étanchéité de tige 55 qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice 54 et la tige inférieure de piston 46.
C'est sur les figures 6 et 7 qu'en illustré de la manière la plus probante que les moyens d'étanchéité de tige 55 peuvent comprendre une étanchéité supérieure de tige 56 et une étanchéité inférieure de tige 57 suffisamment éloignées l'une de l'autre pour former - entre les deux dites étanchéités 56, 57 - une chambre à
circulation d'huile 58 dans laquelle débouche un conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification 59 et de laquelle repart un conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification 60.
On note sur lesdites figures que la chambre à circulation d'huile 58 assure la double fonction de lubrifier et de refroidir la tige inférieure de piston 46 et/ou la tige supérieure de piston 47. On remarque en outre que l'étanchéité supérieure de tige ,
19 56 et/ou l'étanchéité inférieure de tige 57 peut être notamment constituée d'un segment à coupe ou de deux segments à coupe superposés et dont les coupes sont angulairement décalées tandis que la surface externe de la tige inférieure de piston 46 et/ou de la tige supérieure de piston 47 peut être pourvue de rayures de faible profondeur en double hélice qui forment une succession de réservoirs d'huile et de surfaces de portance hydrodynamique.
En figure 6, on remarque que le ou les segment(s) qui constituent l'étanchéité
supérieure de tige 56 peuvent être maintenus à distance de ceux constituants l'étanchéité inférieure de tige 57 par un ressort écarteur de segments 61 également conçu ¨ notamment parce qu'il comprend des orifices ou des passages ¨ pour laisser passer le débit d'huile de refroidissement et de lubrification établi entre le conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification 59 et le conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification 60.
En figure 7, on voit que les moyens d'étanchéité de tige 55 peuvent coopérer avec une bague de guidage de tige 62 logée à l'intérieur ou en dehors de la chambre à
circulation d'huile 58, ladite bague 62 étant réalisée en bronze ou en toute autre matière usuellement utilisée pour fabriquer des paliers ou bagues antifriction et/ou hydrodynamiques, cependant que ladite bague 62 assure le guidage radial de la tige inférieure de piston 46 dans l'orifice d'accès aux moyens de transmission et/ou de la tige supérieure de piston 47 dans l'orifice d'accès à la chambre 52.
On remarque d'ailleurs que si les moyens de transmission 3 comprennent une crosse 7, les moyens d'étanchéité de tige 55 sont préférentiellement munis d'une bague de guidage de tige 62 lorsqu'ils s'appliquent à la tige supérieure de piston 47 tandis que le guidage radial de la tige inférieure de piston 46 est assuré
par ladite crosse 7 seule.
En figures 2 à 4 et en figures 6 et 7, on remarque que selon une configuration particulière du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention, les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et/ou les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 peuvent être constitués d'un disque élastique de centrage 63 pouvant être percé en son centre d'un trou de disque 64 au travers duquel passe respectivement la tige inférieure de piston 46 ou une tige supérieure de piston 47 tandis que sa périphérie constitue une collerette de fixation de disque 65 fixée de , manière étanche respectivement sur le carter de transmission 8 et/ou sur le portique de centrage 22.
Les figures 2 à 4 et la figure 6 montrent que la platine de centrage et d'étanchéité
5 53 peut porter les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 lesquels sont constitués d'un disque élastique de centrage 63 dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque 65 fixée de manière étanche sur ladite platine 53, ledit disque 63 étant percé en son centre d'un trou de disque 64 au travers duquel passe la tige inférieure de piston 46 sans toucher ledit disque 63, le bord du trou 10 de disque 64 présentant un patin de contact 67 circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité 66 que présente la culasse inférieure 9, ledit cône 66 pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin 67 et ledit cône 66 ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage 63.
On note que la collerette de fixation de disque 65 peut être fixée à la platine de centrage et d'étanchéité 53 au moyen d'au moins une vis, un clip, ou de tout autre moyen de fixation connu de l'homme de l'art. On remarque qu'avantageusement, le disque élastique de centrage 63 peut être réalisé dans un matériau résistant aux températures élevées et offrant une faible conductivité thermique tel que le dioxyde de zirconium.
En alternative, le disque élastique de centrage 63 peut être fixé sur la culasse inférieure 9 cependant que le cône de centrage et d'étanchéité 66 est aménagé
sur ou dans la platine de centrage et d'étanchéité 53.
De manière similaire, on remarque en figures 2 à 4 et en figure 7 que les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 peuvent être constitués d'un disque élastique de centrage 63 dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque 65 fixée de manière étanche sur le portique de centrage 22, ledit disque 63 étant percé en son centre d'un trou de disque 64 dont le bord présente un patin de contact 67 circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité 66 que présente la culasse supérieure 10, ledit cône pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin 67 et ledit cône ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage 63.
On notera que la collerette de fixation de disque 65 peut être fixée au portique de centrage 22 au moyen d'au moins une vis, un clip, ou tout autre moyen de fixation connu de l'homme de l'art.
On remarque aussi que si le piston détendeur à double effet 2 est prolongé -du coté de la chambre à gaz chauds supérieure 12 - par une tige supérieure de piston 47, cette dernière traverse le trou de disque 64 sans toucher le disque élastique de centrage 63.
On remarquera en outre qu'avantageusement, le disque élastique de centrage 63 peut être réalisé dans un matériau résistant aux températures élevées et offrant une faible conductivité thermique tel que le dioxyde de zirconium.
En alternative, le disque élastique de centrage 63 peut être fixé sur la culasse supérieure 10 cependant que le cône de centrage et d'étanchéité 66 est aménagé
sur ou dans le portique de centrage 22.
On peut aussi noter qu'en alternative à ce qui vient d'être décrit et qu'il s'agisse des moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 ou des moyens supérieurs de centrage du cylindre 21, un patin de contact similaire à celui que présente le trou de disque 64 peut être aménagé respectivement soit sur la culasse inférieure 9 soit sur la culasse supérieure 10 tandis qu'un cône de centrage et d'étanchéité
similaire à celui que présentent lesdites culasses 9, 10 est aménagé sur et/ou dans le disque élastique de centrage 63.
On remarque qu'à titre de variante, le disque élastique de centrage 63 peut être constitué par exemple d'un tore fendu ou non fait d'acier ou d'un superalliage, d'une rondelle expansible constituée ou non de multiples plis empilés radialement et faits d'une même pièce de métal ou de céramique, d'au moins trois pointeaux poussés par un ressort, répartis tous les cent vingt degrés et coopérant avec un segment d'étanchéité, et de façon générale, de toute solution technique capable d'assurer un centrage et une étanchéité dans les conditions fonctionnelles recherchées tout en limitant les fuites calorifiques depuis toute pièce chaude vers toute pièce froide.
FONCTIONNEMENT DE L'INVENTION :
, Le fonctionnement du cylindre détendeur à double effet 1 à support adaptatif selon l'invention se comprend aisément à la vue des figures 1 à 7.
Pour détailler ledit fonctionnement, nous supposerons ici que le cylindre détendeur à double effet 1 s'applique au moteur thermique à transfert-détente et régénération dont les demandes de brevet français n 1550762 et n 1551593 appartiennent au demandeur. Cette application n'a qu'une valeur d'exemple et n'exclut en rien toute autre utilisation du cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention.
Lorsque ledit moteur démarre, le fût de cylindre 71 du cylindre détendeur à
double effet 1 selon l'invention monte rapidement en température par rapport au carter de transmission 8 sur lequel il est fixé, ledit carter 8 hébergeant les moyens de transmission 3. Il en est de même pour le piston détendeur à double effet 2 qui coopère avec ledit fût 71, ainsi que pour la culasse inférieure 9 qui ferme l'extrémité du fût 71 du coté des moyens de transmission 3, et pour la culasse supérieure 10 qui ferme l'autre extrémité du fût 71.
On remarque en figures 2 et 3 que selon l'exemple de réalisation particulier du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention qui y est exposé, les moyens de transmission 3 sont prévus pour transformer les mouvements de va-et-vient qu'effectue dans le fût de cylindre 71 le piston détendeur à double effet 2, en mouvement continu de rotation d'un vilebrequin 6. A ces fins et toujours selon cet exemple non-limitatif, lesdits moyens 3 sont constitués d'une bielle 4 reliée au piston détendeur à double effet 2 par l'intermédiaire d'une crosse 7, ladite bielle 4 étant articulée autour d'une manivelle 5 aménagée sur le vilebrequin 6.
On supposera ici que la température du fût de cylindre 71, du piston détendeur à
double effet 2, de la culasse inférieure 9 et de la culasse supérieure 10 atteint par exemple neuf cents degrés Celsius cependant que la température du carter de transmission 8 et des moyens de transmission 3 qu'il héberge reste limitée à
cent degrés Celsius.
La température élevée dudit fût 71, dudit piston 2, et desdites culasses 9, 10 est nécessaire pour conférer au moteur thermique à transfert-détente et régénération le meilleur rendement possible, tandis que le maintien à relativement basse température du carter de transmission 8 et des moyens de transmission 3 est , nécessaire pour que ces derniers conservent une résistance mécanique élevée et pour que la lubrification des différents organes qui les constituent soit possible sans risque de cokéfaction de toute huile de lubrification.
On note que le fût de cylindre 71, le piston détendeur à double effet 2, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 sont par exemple principalement réalisés en carbure de silicium qui possède une résistance mécanique élevée à haute température, tandis que le carter de transmission 8 peut être fait d'aluminium et les moyens de transmission 3 peuvent être réalisés en fonte ou en acier.
Malgré que le coefficient de dilatation thermique du carbure de silicium soit inférieur à celui de l'aluminium ou de l'acier, les composants portés à neuf cents degrés Celsius se dilatent davantage que ceux portés à seulement cent degrés Celsius. Il est donc nécessaire de laisser les composants en carbure de silicium se dilater librement par rapport à ceux faits d'aluminium, de fonte ou d'acier sans pour autant induire de contrainte mécanique excessive ni dans le carbure de silicium, ni dans les autres matériaux.
Ceci doit pouvoir se faire tout en garantissant que les efforts appliqués au piston détendeur à double effet 2 par la pression régnant alternativement dans la chambre à gaz chauds inférieure 11 puis dans la chambre à gaz chauds supérieure 12 soient bien transmis par la tige inférieure de piston 46 à la bielle 4 via la crosse 7.
On note que lesdits efforts tendent à éloigner le fût de cylindre 71 du carter de transmission 8 lorsque la pression des gaz est haute dans la chambre à gaz chauds supérieure 12 le piston détendeur à double effet 2 exerçant un effort de compression d'intensité comparable sur la bielle 4, tandis que lesdits efforts tendent à rapprocher ledit fût 71 dudit carter 8 lorsque la pression des gaz est haute dans la chambre à gaz chauds inférieure 11 ledit piston 2 exerçant un effort de traction d'intensité comparable sur la bielle 4.
C'est pour reprendre ces efforts de traction et de compression appliqués au fût de cylindre 71 et plus précisément à culasse inférieure 9 et à la culasse supérieure 10 avec lesquelles il coopère, que ledit fût 71 est relié au carter de transmission 8 par des piliers évidés 13 représentés en figures 1 à 5 et qui sont - à titre d'exemple non-limitatif - au nombre de quatre comme on peut aisément les dénombrer en figure 4.
Comme illustré de manière particulièrement visible en figure 5, chaque pilier évidé
13 compte deux liaisons rotules 42 autour desquelles il s'articule. On note en zone D de ladite figure 5 qu'entre la première extrémité de pilier 15 dudit pilier 13 et le carter de transmission 8 s'intercale une première liaison rotule 42 tandis que la zone C de la même figure 5 montre qu'entre la deuxième extrémité de pilier dudit pilier 13 et la culasse inférieure 9 s'intercale une deuxième liaison rotule 42.
La figure 5 montre également que chaque pilier évidé 13 est traversé de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige 14 dans lequel est logée une tige de traction 17. Comme illustré en zone D de ladite figure 5, la première extrémité de tige 18 de la tige de traction 17 est arrimée au carter de transmission 8 par l'intermédiaire d'une première liaison rotule 42. La zone A
de la figure 5 illustre quant à elle que la deuxième extrémité de tige 19 est indirectement arrimée à la culasse supérieure 10 par l'intermédiaire d'une deuxième liaison rotule 42.
Selon l'exemple de réalisation du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention illustré en figures 1 à 5, la deuxième extrémité de tige 19 de la tige de traction 17 comporte une tête de tige 28 qui maintient le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 comprimés ensemble entre ladite tête 28 et le pilier évidé 13. Ceci est notamment rendu possible grâce à des oreilles de fixation 25 que comportent ledit fût 71 et lesdites culasses 9, 10, lesdites oreilles 25 présentant un orifice d'oreille 24 traversé par la deuxième extrémité de tige 19. Les zones B et C de la figure 5 illustrent cette disposition de manière particulièrement évidente.
Les figures 4 et 5 montrent que la première extrémité de tige 18 de la tige de traction 17 se termine - selon cet exemple de réalisation non-limitatif - par un filetage de tige 29 vissé dans un taraudage 27 aménagé dans une liaison rotule qui prend appui dans le carter de transmission 8 et autour de laquelle s'articule ladite première extrémité 18.
Ainsi, les différentes liaisons rotules 42 autour desquelles s'articulent les quatre piliers évidés 13 et la tige de traction 17 avec laquelle ils coopèrent permettent au fût de cylindre 71, à la culasse inférieure 9 et à la culasse supérieure 10 de se dilater librement. Ceci s'opère cependant que les piliers évidés 13 peuvent transmettre les efforts de traction et de compression entre le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 de première part, et le carter de 5 transmission 8 de deuxième part.
On note toutefois que cette disposition ne peut fonctionner sans les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 qui chacun laisse le fût de cylindre 71 libre de se déplacer 10 parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission 8, mais interdit audit fût 71 de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter 8.
Selon l'exemple de réalisation non-limitatif de réalisation du cylindre détendeur à
15 double effet 1 selon l'invention illustré en figures 3 et 4, la platine de centrage et d'étanchéité 53 et le portique de centrage 22 qui sont rigidement solidaires du carter de transmission 8 portent chacun et respectivement les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 lesdits moyens inférieurs 20 et supérieurs 21 étant chacun constitué d'un disque
En figure 6, on remarque que le ou les segment(s) qui constituent l'étanchéité
supérieure de tige 56 peuvent être maintenus à distance de ceux constituants l'étanchéité inférieure de tige 57 par un ressort écarteur de segments 61 également conçu ¨ notamment parce qu'il comprend des orifices ou des passages ¨ pour laisser passer le débit d'huile de refroidissement et de lubrification établi entre le conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification 59 et le conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification 60.
En figure 7, on voit que les moyens d'étanchéité de tige 55 peuvent coopérer avec une bague de guidage de tige 62 logée à l'intérieur ou en dehors de la chambre à
circulation d'huile 58, ladite bague 62 étant réalisée en bronze ou en toute autre matière usuellement utilisée pour fabriquer des paliers ou bagues antifriction et/ou hydrodynamiques, cependant que ladite bague 62 assure le guidage radial de la tige inférieure de piston 46 dans l'orifice d'accès aux moyens de transmission et/ou de la tige supérieure de piston 47 dans l'orifice d'accès à la chambre 52.
On remarque d'ailleurs que si les moyens de transmission 3 comprennent une crosse 7, les moyens d'étanchéité de tige 55 sont préférentiellement munis d'une bague de guidage de tige 62 lorsqu'ils s'appliquent à la tige supérieure de piston 47 tandis que le guidage radial de la tige inférieure de piston 46 est assuré
par ladite crosse 7 seule.
En figures 2 à 4 et en figures 6 et 7, on remarque que selon une configuration particulière du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention, les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et/ou les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 peuvent être constitués d'un disque élastique de centrage 63 pouvant être percé en son centre d'un trou de disque 64 au travers duquel passe respectivement la tige inférieure de piston 46 ou une tige supérieure de piston 47 tandis que sa périphérie constitue une collerette de fixation de disque 65 fixée de , manière étanche respectivement sur le carter de transmission 8 et/ou sur le portique de centrage 22.
Les figures 2 à 4 et la figure 6 montrent que la platine de centrage et d'étanchéité
5 53 peut porter les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 lesquels sont constitués d'un disque élastique de centrage 63 dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque 65 fixée de manière étanche sur ladite platine 53, ledit disque 63 étant percé en son centre d'un trou de disque 64 au travers duquel passe la tige inférieure de piston 46 sans toucher ledit disque 63, le bord du trou 10 de disque 64 présentant un patin de contact 67 circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité 66 que présente la culasse inférieure 9, ledit cône 66 pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin 67 et ledit cône 66 ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage 63.
On note que la collerette de fixation de disque 65 peut être fixée à la platine de centrage et d'étanchéité 53 au moyen d'au moins une vis, un clip, ou de tout autre moyen de fixation connu de l'homme de l'art. On remarque qu'avantageusement, le disque élastique de centrage 63 peut être réalisé dans un matériau résistant aux températures élevées et offrant une faible conductivité thermique tel que le dioxyde de zirconium.
En alternative, le disque élastique de centrage 63 peut être fixé sur la culasse inférieure 9 cependant que le cône de centrage et d'étanchéité 66 est aménagé
sur ou dans la platine de centrage et d'étanchéité 53.
De manière similaire, on remarque en figures 2 à 4 et en figure 7 que les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 peuvent être constitués d'un disque élastique de centrage 63 dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque 65 fixée de manière étanche sur le portique de centrage 22, ledit disque 63 étant percé en son centre d'un trou de disque 64 dont le bord présente un patin de contact 67 circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité 66 que présente la culasse supérieure 10, ledit cône pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin 67 et ledit cône ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage 63.
On notera que la collerette de fixation de disque 65 peut être fixée au portique de centrage 22 au moyen d'au moins une vis, un clip, ou tout autre moyen de fixation connu de l'homme de l'art.
On remarque aussi que si le piston détendeur à double effet 2 est prolongé -du coté de la chambre à gaz chauds supérieure 12 - par une tige supérieure de piston 47, cette dernière traverse le trou de disque 64 sans toucher le disque élastique de centrage 63.
On remarquera en outre qu'avantageusement, le disque élastique de centrage 63 peut être réalisé dans un matériau résistant aux températures élevées et offrant une faible conductivité thermique tel que le dioxyde de zirconium.
En alternative, le disque élastique de centrage 63 peut être fixé sur la culasse supérieure 10 cependant que le cône de centrage et d'étanchéité 66 est aménagé
sur ou dans le portique de centrage 22.
On peut aussi noter qu'en alternative à ce qui vient d'être décrit et qu'il s'agisse des moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 ou des moyens supérieurs de centrage du cylindre 21, un patin de contact similaire à celui que présente le trou de disque 64 peut être aménagé respectivement soit sur la culasse inférieure 9 soit sur la culasse supérieure 10 tandis qu'un cône de centrage et d'étanchéité
similaire à celui que présentent lesdites culasses 9, 10 est aménagé sur et/ou dans le disque élastique de centrage 63.
On remarque qu'à titre de variante, le disque élastique de centrage 63 peut être constitué par exemple d'un tore fendu ou non fait d'acier ou d'un superalliage, d'une rondelle expansible constituée ou non de multiples plis empilés radialement et faits d'une même pièce de métal ou de céramique, d'au moins trois pointeaux poussés par un ressort, répartis tous les cent vingt degrés et coopérant avec un segment d'étanchéité, et de façon générale, de toute solution technique capable d'assurer un centrage et une étanchéité dans les conditions fonctionnelles recherchées tout en limitant les fuites calorifiques depuis toute pièce chaude vers toute pièce froide.
FONCTIONNEMENT DE L'INVENTION :
, Le fonctionnement du cylindre détendeur à double effet 1 à support adaptatif selon l'invention se comprend aisément à la vue des figures 1 à 7.
Pour détailler ledit fonctionnement, nous supposerons ici que le cylindre détendeur à double effet 1 s'applique au moteur thermique à transfert-détente et régénération dont les demandes de brevet français n 1550762 et n 1551593 appartiennent au demandeur. Cette application n'a qu'une valeur d'exemple et n'exclut en rien toute autre utilisation du cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention.
Lorsque ledit moteur démarre, le fût de cylindre 71 du cylindre détendeur à
double effet 1 selon l'invention monte rapidement en température par rapport au carter de transmission 8 sur lequel il est fixé, ledit carter 8 hébergeant les moyens de transmission 3. Il en est de même pour le piston détendeur à double effet 2 qui coopère avec ledit fût 71, ainsi que pour la culasse inférieure 9 qui ferme l'extrémité du fût 71 du coté des moyens de transmission 3, et pour la culasse supérieure 10 qui ferme l'autre extrémité du fût 71.
On remarque en figures 2 et 3 que selon l'exemple de réalisation particulier du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention qui y est exposé, les moyens de transmission 3 sont prévus pour transformer les mouvements de va-et-vient qu'effectue dans le fût de cylindre 71 le piston détendeur à double effet 2, en mouvement continu de rotation d'un vilebrequin 6. A ces fins et toujours selon cet exemple non-limitatif, lesdits moyens 3 sont constitués d'une bielle 4 reliée au piston détendeur à double effet 2 par l'intermédiaire d'une crosse 7, ladite bielle 4 étant articulée autour d'une manivelle 5 aménagée sur le vilebrequin 6.
On supposera ici que la température du fût de cylindre 71, du piston détendeur à
double effet 2, de la culasse inférieure 9 et de la culasse supérieure 10 atteint par exemple neuf cents degrés Celsius cependant que la température du carter de transmission 8 et des moyens de transmission 3 qu'il héberge reste limitée à
cent degrés Celsius.
La température élevée dudit fût 71, dudit piston 2, et desdites culasses 9, 10 est nécessaire pour conférer au moteur thermique à transfert-détente et régénération le meilleur rendement possible, tandis que le maintien à relativement basse température du carter de transmission 8 et des moyens de transmission 3 est , nécessaire pour que ces derniers conservent une résistance mécanique élevée et pour que la lubrification des différents organes qui les constituent soit possible sans risque de cokéfaction de toute huile de lubrification.
On note que le fût de cylindre 71, le piston détendeur à double effet 2, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 sont par exemple principalement réalisés en carbure de silicium qui possède une résistance mécanique élevée à haute température, tandis que le carter de transmission 8 peut être fait d'aluminium et les moyens de transmission 3 peuvent être réalisés en fonte ou en acier.
Malgré que le coefficient de dilatation thermique du carbure de silicium soit inférieur à celui de l'aluminium ou de l'acier, les composants portés à neuf cents degrés Celsius se dilatent davantage que ceux portés à seulement cent degrés Celsius. Il est donc nécessaire de laisser les composants en carbure de silicium se dilater librement par rapport à ceux faits d'aluminium, de fonte ou d'acier sans pour autant induire de contrainte mécanique excessive ni dans le carbure de silicium, ni dans les autres matériaux.
Ceci doit pouvoir se faire tout en garantissant que les efforts appliqués au piston détendeur à double effet 2 par la pression régnant alternativement dans la chambre à gaz chauds inférieure 11 puis dans la chambre à gaz chauds supérieure 12 soient bien transmis par la tige inférieure de piston 46 à la bielle 4 via la crosse 7.
On note que lesdits efforts tendent à éloigner le fût de cylindre 71 du carter de transmission 8 lorsque la pression des gaz est haute dans la chambre à gaz chauds supérieure 12 le piston détendeur à double effet 2 exerçant un effort de compression d'intensité comparable sur la bielle 4, tandis que lesdits efforts tendent à rapprocher ledit fût 71 dudit carter 8 lorsque la pression des gaz est haute dans la chambre à gaz chauds inférieure 11 ledit piston 2 exerçant un effort de traction d'intensité comparable sur la bielle 4.
C'est pour reprendre ces efforts de traction et de compression appliqués au fût de cylindre 71 et plus précisément à culasse inférieure 9 et à la culasse supérieure 10 avec lesquelles il coopère, que ledit fût 71 est relié au carter de transmission 8 par des piliers évidés 13 représentés en figures 1 à 5 et qui sont - à titre d'exemple non-limitatif - au nombre de quatre comme on peut aisément les dénombrer en figure 4.
Comme illustré de manière particulièrement visible en figure 5, chaque pilier évidé
13 compte deux liaisons rotules 42 autour desquelles il s'articule. On note en zone D de ladite figure 5 qu'entre la première extrémité de pilier 15 dudit pilier 13 et le carter de transmission 8 s'intercale une première liaison rotule 42 tandis que la zone C de la même figure 5 montre qu'entre la deuxième extrémité de pilier dudit pilier 13 et la culasse inférieure 9 s'intercale une deuxième liaison rotule 42.
La figure 5 montre également que chaque pilier évidé 13 est traversé de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige 14 dans lequel est logée une tige de traction 17. Comme illustré en zone D de ladite figure 5, la première extrémité de tige 18 de la tige de traction 17 est arrimée au carter de transmission 8 par l'intermédiaire d'une première liaison rotule 42. La zone A
de la figure 5 illustre quant à elle que la deuxième extrémité de tige 19 est indirectement arrimée à la culasse supérieure 10 par l'intermédiaire d'une deuxième liaison rotule 42.
Selon l'exemple de réalisation du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention illustré en figures 1 à 5, la deuxième extrémité de tige 19 de la tige de traction 17 comporte une tête de tige 28 qui maintient le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 comprimés ensemble entre ladite tête 28 et le pilier évidé 13. Ceci est notamment rendu possible grâce à des oreilles de fixation 25 que comportent ledit fût 71 et lesdites culasses 9, 10, lesdites oreilles 25 présentant un orifice d'oreille 24 traversé par la deuxième extrémité de tige 19. Les zones B et C de la figure 5 illustrent cette disposition de manière particulièrement évidente.
Les figures 4 et 5 montrent que la première extrémité de tige 18 de la tige de traction 17 se termine - selon cet exemple de réalisation non-limitatif - par un filetage de tige 29 vissé dans un taraudage 27 aménagé dans une liaison rotule qui prend appui dans le carter de transmission 8 et autour de laquelle s'articule ladite première extrémité 18.
Ainsi, les différentes liaisons rotules 42 autour desquelles s'articulent les quatre piliers évidés 13 et la tige de traction 17 avec laquelle ils coopèrent permettent au fût de cylindre 71, à la culasse inférieure 9 et à la culasse supérieure 10 de se dilater librement. Ceci s'opère cependant que les piliers évidés 13 peuvent transmettre les efforts de traction et de compression entre le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 de première part, et le carter de 5 transmission 8 de deuxième part.
On note toutefois que cette disposition ne peut fonctionner sans les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 qui chacun laisse le fût de cylindre 71 libre de se déplacer 10 parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission 8, mais interdit audit fût 71 de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter 8.
Selon l'exemple de réalisation non-limitatif de réalisation du cylindre détendeur à
15 double effet 1 selon l'invention illustré en figures 3 et 4, la platine de centrage et d'étanchéité 53 et le portique de centrage 22 qui sont rigidement solidaires du carter de transmission 8 portent chacun et respectivement les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 lesdits moyens inférieurs 20 et supérieurs 21 étant chacun constitué d'un disque
20 élastique de centrage 63.
Le disque élastique de centrage 63 qui constitue les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 est particulièrement visible en figure 6 tandis que celui constituant les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 est particulièrement 25 visible en figure 7.
Les disques élastiques de centrage 63 ont pour fonction d'assurer le centrage et l'orientation par rapport au carter de transmission 8 de l'ensemble rigide constitué
par le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10.
Pour illustrer le fonctionnement des disques élastiques de centrage 63, considérons celui qui constitue les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et dont le représentation est particulièrement claire en figure 6.
On remarque sur ladite figure 6 que ledit disque 63 est fixé de manière étanche par sa collerette de fixation de disque 65 sur la platine de centrage et d'étanchéité
53 au moyen de huit vis de fixation que l'on dénombre en figure 4.
, On constate que ledit disque 63 est percé en son centre d'un trou de disque 64 au travers duquel passe la tige inférieure de piston 46 sans toucher ledit disque 63, le bord du trou de disque 64 présentant un patin de contact 67 mâle circulaire qui est maintenu en contact étanche avec le cône de centrage et d'étanchéité 66 femelle que présente la culasse inférieure 9. Pour assurer un contact étanche entre ledit patin 67 et ledit cône 66, ce dernier exerce un effort sur ledit patin 67 qui déforme axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage 63 par rapport à
sa position de repos.
Comme on le déduit aisément, le contact entre la forme conique mâle du patin de contact 67 et la forme conique femelle du cône de centrage et d'étanchéité 66 tend à centrer la culasse inférieure 9 sur la platine de centrage et d'étanchéité 53.
De plus, ledit contact réalise une étanchéité qui empêche les gaz sous pression contenus dans la chambre à gaz chauds inférieure 11 de s'échapper de ladite chambre 11.
Lorsque - principalement sous l'effet de l'écart de température ¨
l'augmentation de la dimension de l'ensemble constitué du fût de cylindre 71, de la culasse inférieure 9 et de la culasse supérieure 10 est plus importante que celle de l'ensemble constitué du carter de transmission 8, du portique de centrage 22 et des pilier rigide de portique 23, la pression qu'exerce le cône de centrage et d'étanchéité 66 femelle de la culasse inférieure 9 sur le patin de contact 67 mâle augmente ce qui déforme un peu plus axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage 63.
Comme les écarts de dimension dont il est question ne portent que sur des dixièmes de millimètres, la déformation axiale du disque élastique de centrage ne compromet pas l'intégrité de ce dernier qui se déforme dans son domaine d'élasticité. En outre, la forme conique du cône de centrage et d'étanchéité
66 et du patin de contact 67 s'accommode des dilatations différentielles entre ces deux pièces 66, 67 quelle que soit la direction desdites dilatations.
On remarque en figure 7 que le disque élastique de centrage 63 rendu solidaire du portique de centrage 22 est prévu pour opérer de manière analogue.
=
, Ainsi, les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 coopèrent à garder le fût de cylindre 71 toujours centré
autour du piston détendeur à double effet 2, et toujours parallèle à ce dernier.
On remarque en figure 6 les moyens d'étanchéité de tige 55 qui assurent l'étanchéité entre la chambre à gaz chauds inférieure 11 et la tige inférieure de piston 46 tout en assurant la lubrification de l'étanchéité supérieure de tige 56 et de l'étanchéité inférieure de tige 57 dont sont constitués lesdits moyens 55.
On remarque que lesdits moyens 55 assurent aussi le refroidissement de la tige inférieure de piston 46 au moyen d'une chambre à circulation d'huile 58 dans laquelle débouche un conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification et de laquelle repart un conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification 60.
Il est aisé de remarquer que le débit d'huile qui circule entre lesdits conduits 59, 60 étant en permanence en contact avec la tige inférieure de piston 46, ledit débit permet de maintenir ladite tige 46 à une température par exemple légèrement supérieure à cent degrés Celsius, mais pas plus élevée.
Toujours en figure 6, on remarque qu'avantageusement, l'étanchéité supérieure de tige 56 est constituée de deux segments à coupe superposés dont les coupes sont angulairement décalées tandis que l'étanchéité inférieure de tige 57 est constituée d'un seul segment à coupe, les deux dites étanchéités 56, 57 étant maintenues à distance l'une de l'autre par un ressort écarteur de segments 61 qui comprend des orifices laissant le débit d'huile de refroidissement et de lubrification passer entre le conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification 59 et le conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification 60, via la chambre à
circulation d'huile 58.
La figure 7 illustre le même arrangement, à la principale différence près que le ressort écarteur de segments 61 laisse place à une bague de guidage de tige 62 qui assure le guidage radial de la tige supérieure de piston 47 qui, selon l'exemple non-limitatif pris ici pour illustrer le fonctionnement du cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention, débouche dans la chambre de pression 44 aménagée dans le portique de centrage 22 et dont nous avons vu en description qu'elle peut approvisionner en air comprimé via un canal interne que comporte la tige supérieure de piston 47 des moyens d'étanchéité 48 tels qu'un anneau continu perforé 49 à coussin d'air logé dans une gorge de segment aménagée en périphérie du piston détendeur à double effet 2.
Quand le moteur thermique à transfert-détente et régénération pris ici à titre d'exemple d'application s'arrête, on note que la pompe à huile qui alimente les chambres à circulation d'huile 58 continue à alimenter ces dernières en huile pour refroidir la tige inférieure de piston 46 et la tige supérieure de piston 47 et ceci, tant que la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 continuent à
transmettre de la chaleur auxdites chambres 58 et risquent de porter l'huile que contiennent lesdites chambres 58 à température de cokéfaction.
Outre permettre la libre dilatation de l'ensemble rigide constitué par le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10, la configuration particulière du cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention limite fortement le transfert de chaleur depuis la culasse inférieure 9 vers le carter de transmission 8. Rappelons que ledit transfert nuit au rendement du moteur thermique à
transfert-détente et régénération. Pour cela, les piliers évidés 13 sont non seulement de grande longueur comme illustré en figures 1 à 5, mais ils sont également de préférence constitués d'un matériau à faible conductivité
thermique comme l'oxyde de zirconium.
En figure 5, on remarque que pour autoriser l'emploi d'une tige de traction 17 en acier qui nécessite de rester à basse température, chaque pilier comporte un tube de refroidissement de tige 30 qui enveloppe de façon étanche ladite tige de traction 17 avec laquelle il coopère, sur la majeure partie de la longueur de ladite tige 17. Un fluide de refroidissement 31 provenant d'une source de fluide de refroidissement 40 circule dans l'espace laissé entre la paroi interne dudit tube 30 et la surface externe de ladite tige 17 cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube 30 ne touche pas la paroi interne du tunnel de tige 14 de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide qui constitue une isolation thermique.
On remarque en zone A de la figure 5 que le tube de refroidissement de tige 30 comporte un renflement de tube 35 qui garantit que ledit tube 30 reste localement centré dans le tunnel de tige 14. On voit en outre en zone D et au voisinage de la première extrémité de tige 18 que deux autres renflements de tube 35 constituent chacun à la fois un centrage et une étanchéité entre ledit tube 30 et ledit tunnel 14. Ces dits deux autres renflements 35 coopèrent avec une restriction de diamètre de tube 36 qui réalise localement une étanchéité entre le tube de refroidissement de tige 30 et la tige de traction 17.
On remarque en figure 4 que le tube de refroidissement de tige 30 comporte un premier orifice d'alimentation de tube 32 localisé entre les dits deux autres renflements 35, ledit premier orifice 32 communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige 30 au voisinage de la première extrémité de tige 18 d'une part, et étant relié au circuit aller de la source de fluide de refroidissement 40 par l'intermédiaire de canaux aménagés dans le carter de transmission 8 d'autre part.
En figures 4 et en figure 5 zone A , on remarque que le tube de refroidissement de tige 30 se termine - au niveau de la deuxième extrémité de tige 19 - par une collerette de tube 34 maintenue serrée par la tête de tige 28 contre une rehausse d'isolation thermique 68 intercalée entre ladite collerette 34 et l'oreille de fixation de la culasse supérieure 10. On y remarque aussi qu'un raccord Banjo 38 est intercalé entre la tête de tige 28 et ladite collerette 34, ledit raccord 38 comportant un conduit radial de raccord 39 relié au circuit retour de la source de fluide de refroidissement 40 d'une part, et communiquant avec l'intérieur du tube de 20 refroidissement de tige 30 d'autre part via l'extrémité du tube de refroidissement de tige 30 qui reçoit la collerette de tube 34.
On comprend que la rehausse d'isolation thermique 68 - préférablement réalisée en oxyde de zirconium - constitue un obstacle supplémentaire au transfert de 25 chaleur depuis la culasse supérieure 10 portée à quelque neuf cents degrés Celsius vers la tête de tige 28 maintenue à seulement cent degrés Celsius.
En tout état de cause, cette configuration particulière qui permet de refroidir la tige de traction 17 est inutile si cette dernière est réalisée en matériau résistant aux hautes températures tel que le zircone , le carbure de silicium, l'alumine ou tout superalliage spécifiquement développé pour ce type d'usage.
En figures 6 et 7, on aura remarqué la longueur radiale relativement importante laissée sur le disque élastique de centrage 63 entre sa collerette de fixation de disque 65 et son patin de contact 67. Si cette longueur est nécessaire pour que ledit disque 63 puisse se déformer axialement depuis son centre, elle est également utile pour limiter autant que possible le transfert de chaleur depuis le , cône de centrage et d'étanchéité 66 vers ladite collerette 65. A ce titre, le corps du disque élastique de centrage 63 est préférentiellement de faible épaisseur et réalisé en oxyde de zirconium, réputé pour sa faible conductivité thermique.
On notera également que le contact linéique de faible largeur réalisé entre le cône de 5 centrage et d'étanchéité 66 et le patin de contact 67 constitue également en soi une barrière thermique avantageuse.
Les possibilités du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention ne s'en limitent pas aux applications qui viennent d'être décrites et il doit d'ailleurs être 10 entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de ladite invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent.
,
Le disque élastique de centrage 63 qui constitue les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 est particulièrement visible en figure 6 tandis que celui constituant les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 est particulièrement 25 visible en figure 7.
Les disques élastiques de centrage 63 ont pour fonction d'assurer le centrage et l'orientation par rapport au carter de transmission 8 de l'ensemble rigide constitué
par le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10.
Pour illustrer le fonctionnement des disques élastiques de centrage 63, considérons celui qui constitue les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et dont le représentation est particulièrement claire en figure 6.
On remarque sur ladite figure 6 que ledit disque 63 est fixé de manière étanche par sa collerette de fixation de disque 65 sur la platine de centrage et d'étanchéité
53 au moyen de huit vis de fixation que l'on dénombre en figure 4.
, On constate que ledit disque 63 est percé en son centre d'un trou de disque 64 au travers duquel passe la tige inférieure de piston 46 sans toucher ledit disque 63, le bord du trou de disque 64 présentant un patin de contact 67 mâle circulaire qui est maintenu en contact étanche avec le cône de centrage et d'étanchéité 66 femelle que présente la culasse inférieure 9. Pour assurer un contact étanche entre ledit patin 67 et ledit cône 66, ce dernier exerce un effort sur ledit patin 67 qui déforme axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage 63 par rapport à
sa position de repos.
Comme on le déduit aisément, le contact entre la forme conique mâle du patin de contact 67 et la forme conique femelle du cône de centrage et d'étanchéité 66 tend à centrer la culasse inférieure 9 sur la platine de centrage et d'étanchéité 53.
De plus, ledit contact réalise une étanchéité qui empêche les gaz sous pression contenus dans la chambre à gaz chauds inférieure 11 de s'échapper de ladite chambre 11.
Lorsque - principalement sous l'effet de l'écart de température ¨
l'augmentation de la dimension de l'ensemble constitué du fût de cylindre 71, de la culasse inférieure 9 et de la culasse supérieure 10 est plus importante que celle de l'ensemble constitué du carter de transmission 8, du portique de centrage 22 et des pilier rigide de portique 23, la pression qu'exerce le cône de centrage et d'étanchéité 66 femelle de la culasse inférieure 9 sur le patin de contact 67 mâle augmente ce qui déforme un peu plus axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage 63.
Comme les écarts de dimension dont il est question ne portent que sur des dixièmes de millimètres, la déformation axiale du disque élastique de centrage ne compromet pas l'intégrité de ce dernier qui se déforme dans son domaine d'élasticité. En outre, la forme conique du cône de centrage et d'étanchéité
66 et du patin de contact 67 s'accommode des dilatations différentielles entre ces deux pièces 66, 67 quelle que soit la direction desdites dilatations.
On remarque en figure 7 que le disque élastique de centrage 63 rendu solidaire du portique de centrage 22 est prévu pour opérer de manière analogue.
=
, Ainsi, les moyens inférieurs de centrage du cylindre 20 et les moyens supérieurs de centrage du cylindre 21 coopèrent à garder le fût de cylindre 71 toujours centré
autour du piston détendeur à double effet 2, et toujours parallèle à ce dernier.
On remarque en figure 6 les moyens d'étanchéité de tige 55 qui assurent l'étanchéité entre la chambre à gaz chauds inférieure 11 et la tige inférieure de piston 46 tout en assurant la lubrification de l'étanchéité supérieure de tige 56 et de l'étanchéité inférieure de tige 57 dont sont constitués lesdits moyens 55.
On remarque que lesdits moyens 55 assurent aussi le refroidissement de la tige inférieure de piston 46 au moyen d'une chambre à circulation d'huile 58 dans laquelle débouche un conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification et de laquelle repart un conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification 60.
Il est aisé de remarquer que le débit d'huile qui circule entre lesdits conduits 59, 60 étant en permanence en contact avec la tige inférieure de piston 46, ledit débit permet de maintenir ladite tige 46 à une température par exemple légèrement supérieure à cent degrés Celsius, mais pas plus élevée.
Toujours en figure 6, on remarque qu'avantageusement, l'étanchéité supérieure de tige 56 est constituée de deux segments à coupe superposés dont les coupes sont angulairement décalées tandis que l'étanchéité inférieure de tige 57 est constituée d'un seul segment à coupe, les deux dites étanchéités 56, 57 étant maintenues à distance l'une de l'autre par un ressort écarteur de segments 61 qui comprend des orifices laissant le débit d'huile de refroidissement et de lubrification passer entre le conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification 59 et le conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification 60, via la chambre à
circulation d'huile 58.
La figure 7 illustre le même arrangement, à la principale différence près que le ressort écarteur de segments 61 laisse place à une bague de guidage de tige 62 qui assure le guidage radial de la tige supérieure de piston 47 qui, selon l'exemple non-limitatif pris ici pour illustrer le fonctionnement du cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention, débouche dans la chambre de pression 44 aménagée dans le portique de centrage 22 et dont nous avons vu en description qu'elle peut approvisionner en air comprimé via un canal interne que comporte la tige supérieure de piston 47 des moyens d'étanchéité 48 tels qu'un anneau continu perforé 49 à coussin d'air logé dans une gorge de segment aménagée en périphérie du piston détendeur à double effet 2.
Quand le moteur thermique à transfert-détente et régénération pris ici à titre d'exemple d'application s'arrête, on note que la pompe à huile qui alimente les chambres à circulation d'huile 58 continue à alimenter ces dernières en huile pour refroidir la tige inférieure de piston 46 et la tige supérieure de piston 47 et ceci, tant que la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10 continuent à
transmettre de la chaleur auxdites chambres 58 et risquent de porter l'huile que contiennent lesdites chambres 58 à température de cokéfaction.
Outre permettre la libre dilatation de l'ensemble rigide constitué par le fût de cylindre 71, la culasse inférieure 9 et la culasse supérieure 10, la configuration particulière du cylindre détendeur à double effet 1 selon l'invention limite fortement le transfert de chaleur depuis la culasse inférieure 9 vers le carter de transmission 8. Rappelons que ledit transfert nuit au rendement du moteur thermique à
transfert-détente et régénération. Pour cela, les piliers évidés 13 sont non seulement de grande longueur comme illustré en figures 1 à 5, mais ils sont également de préférence constitués d'un matériau à faible conductivité
thermique comme l'oxyde de zirconium.
En figure 5, on remarque que pour autoriser l'emploi d'une tige de traction 17 en acier qui nécessite de rester à basse température, chaque pilier comporte un tube de refroidissement de tige 30 qui enveloppe de façon étanche ladite tige de traction 17 avec laquelle il coopère, sur la majeure partie de la longueur de ladite tige 17. Un fluide de refroidissement 31 provenant d'une source de fluide de refroidissement 40 circule dans l'espace laissé entre la paroi interne dudit tube 30 et la surface externe de ladite tige 17 cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube 30 ne touche pas la paroi interne du tunnel de tige 14 de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide qui constitue une isolation thermique.
On remarque en zone A de la figure 5 que le tube de refroidissement de tige 30 comporte un renflement de tube 35 qui garantit que ledit tube 30 reste localement centré dans le tunnel de tige 14. On voit en outre en zone D et au voisinage de la première extrémité de tige 18 que deux autres renflements de tube 35 constituent chacun à la fois un centrage et une étanchéité entre ledit tube 30 et ledit tunnel 14. Ces dits deux autres renflements 35 coopèrent avec une restriction de diamètre de tube 36 qui réalise localement une étanchéité entre le tube de refroidissement de tige 30 et la tige de traction 17.
On remarque en figure 4 que le tube de refroidissement de tige 30 comporte un premier orifice d'alimentation de tube 32 localisé entre les dits deux autres renflements 35, ledit premier orifice 32 communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige 30 au voisinage de la première extrémité de tige 18 d'une part, et étant relié au circuit aller de la source de fluide de refroidissement 40 par l'intermédiaire de canaux aménagés dans le carter de transmission 8 d'autre part.
En figures 4 et en figure 5 zone A , on remarque que le tube de refroidissement de tige 30 se termine - au niveau de la deuxième extrémité de tige 19 - par une collerette de tube 34 maintenue serrée par la tête de tige 28 contre une rehausse d'isolation thermique 68 intercalée entre ladite collerette 34 et l'oreille de fixation de la culasse supérieure 10. On y remarque aussi qu'un raccord Banjo 38 est intercalé entre la tête de tige 28 et ladite collerette 34, ledit raccord 38 comportant un conduit radial de raccord 39 relié au circuit retour de la source de fluide de refroidissement 40 d'une part, et communiquant avec l'intérieur du tube de 20 refroidissement de tige 30 d'autre part via l'extrémité du tube de refroidissement de tige 30 qui reçoit la collerette de tube 34.
On comprend que la rehausse d'isolation thermique 68 - préférablement réalisée en oxyde de zirconium - constitue un obstacle supplémentaire au transfert de 25 chaleur depuis la culasse supérieure 10 portée à quelque neuf cents degrés Celsius vers la tête de tige 28 maintenue à seulement cent degrés Celsius.
En tout état de cause, cette configuration particulière qui permet de refroidir la tige de traction 17 est inutile si cette dernière est réalisée en matériau résistant aux hautes températures tel que le zircone , le carbure de silicium, l'alumine ou tout superalliage spécifiquement développé pour ce type d'usage.
En figures 6 et 7, on aura remarqué la longueur radiale relativement importante laissée sur le disque élastique de centrage 63 entre sa collerette de fixation de disque 65 et son patin de contact 67. Si cette longueur est nécessaire pour que ledit disque 63 puisse se déformer axialement depuis son centre, elle est également utile pour limiter autant que possible le transfert de chaleur depuis le , cône de centrage et d'étanchéité 66 vers ladite collerette 65. A ce titre, le corps du disque élastique de centrage 63 est préférentiellement de faible épaisseur et réalisé en oxyde de zirconium, réputé pour sa faible conductivité thermique.
On notera également que le contact linéique de faible largeur réalisé entre le cône de 5 centrage et d'étanchéité 66 et le patin de contact 67 constitue également en soi une barrière thermique avantageuse.
Les possibilités du cylindre détendeur à double effet 1 suivant l'invention ne s'en limitent pas aux applications qui viennent d'être décrites et il doit d'ailleurs être 10 entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de ladite invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent.
,
Claims (19)
1. Cylindre détendeur à double effet (1) à support adaptatif comportant un fût de cylindre (71) coopérant avec un piston détendeur à double effet (2) qui est relié
par une tige inférieure de piston (46) à des moyens de transmission (3) logés dans un carter de transmission (8) sur lequel est fixé le fût de cylindre (71), tandis que l'extrémité dudit fût (71) qui débouche du coté desdits moyens (3) est fermée par une culasse inférieure (9) que traverse la tige inférieure de piston (46) via un orifice de tige inférieure (51) pour définir avec le piston détendeur à double effet (2) une chambre à gaz chauds inférieure (11) cependant que l'autre extrémité dudit fût (71) est fermée par une culasse supérieure (10) pour définir avec ledit piston (2) une chambre à gaz chauds supérieure (12), caractérisé en ce qu'il comprend :
.cndot. Au moins un pilier évidé (13) traversé de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige (14), une première extrémité de pilier (15) dudit pilier (13) reposant directement ou indirectement sur le carter de transmission (8) tandis qu'une deuxième extrémité de pilier (16) dudit pilier (13) supporte directement ou indirectement le fût de cylindre (71), la culasse inférieure (9) et la culasse supérieure (10), cependant que ladite première extrémité (15) peut pivoter autour d'une liaison rotule (42) et/ou fléchir par rapport audit carter (8) tandis que ladite deuxième extrémité (16) peut pivoter autour d'une liaison rotule (42) et/ou fléchir par rapport audit fût de cylindre (71) ;
.cndot. Au moins une tige de traction (17) logée dans le tunnel de tige (14), une première extrémité de tige (18) de ladite tige de traction (17) étant directement ou indirectement arrimée au carter de transmission (8) tandis qu'une deuxième extrémité de tige (19) de ladite tige de traction (17) est arrimée au fût de cylindre (71) et/ou à la culasse inférieure (9) et/ou à la culasse supérieure (10), ladite première extrémité (18) pouvant pivoter autour d'une liaison rotule (42) et/ou fléchir par rapport audit carter (8) tandis que ladite deuxième extrémité (19) peut pivoter autour d'une liaison rotule (42) et/ou fléchir par rapport audit cylindre (1) ;
.cndot. Des moyens inférieurs de centrage du cylindre (20) positionnés au voisinage de la culasse inférieure (9), lesdits moyens (20) prenant appui sur le fût de cylindre (71) ou la culasse inférieure (9) de première part, et directement ou indirectement sur le carter de transmission (8) de seconde part, et lesdits moyens (20) laissant le fût de cylindre (71) libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission (8), mais interdisant audit fût (71) de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter (8) ;
.cndot. Des moyens supérieurs de centrage du cylindre (21) positionnés au voisinage de la culasse supérieure (10), lesdits moyens (21) prenant appui sur le fût de cylindre (71) ou la culasse supérieure (10) de première part, et sur un portique de centrage (22) rigidement fixé au carter de transmission (8) et maintenu à une hauteur voisine de celle de la culasse supérieure (10) par au moins un pilier rigide de portique (23) de seconde part, lesdits moyens (21) laissant le fût de cylindre (71) libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission (8), mais interdisant audit fût (71) de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter (8).
par une tige inférieure de piston (46) à des moyens de transmission (3) logés dans un carter de transmission (8) sur lequel est fixé le fût de cylindre (71), tandis que l'extrémité dudit fût (71) qui débouche du coté desdits moyens (3) est fermée par une culasse inférieure (9) que traverse la tige inférieure de piston (46) via un orifice de tige inférieure (51) pour définir avec le piston détendeur à double effet (2) une chambre à gaz chauds inférieure (11) cependant que l'autre extrémité dudit fût (71) est fermée par une culasse supérieure (10) pour définir avec ledit piston (2) une chambre à gaz chauds supérieure (12), caractérisé en ce qu'il comprend :
.cndot. Au moins un pilier évidé (13) traversé de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de tige (14), une première extrémité de pilier (15) dudit pilier (13) reposant directement ou indirectement sur le carter de transmission (8) tandis qu'une deuxième extrémité de pilier (16) dudit pilier (13) supporte directement ou indirectement le fût de cylindre (71), la culasse inférieure (9) et la culasse supérieure (10), cependant que ladite première extrémité (15) peut pivoter autour d'une liaison rotule (42) et/ou fléchir par rapport audit carter (8) tandis que ladite deuxième extrémité (16) peut pivoter autour d'une liaison rotule (42) et/ou fléchir par rapport audit fût de cylindre (71) ;
.cndot. Au moins une tige de traction (17) logée dans le tunnel de tige (14), une première extrémité de tige (18) de ladite tige de traction (17) étant directement ou indirectement arrimée au carter de transmission (8) tandis qu'une deuxième extrémité de tige (19) de ladite tige de traction (17) est arrimée au fût de cylindre (71) et/ou à la culasse inférieure (9) et/ou à la culasse supérieure (10), ladite première extrémité (18) pouvant pivoter autour d'une liaison rotule (42) et/ou fléchir par rapport audit carter (8) tandis que ladite deuxième extrémité (19) peut pivoter autour d'une liaison rotule (42) et/ou fléchir par rapport audit cylindre (1) ;
.cndot. Des moyens inférieurs de centrage du cylindre (20) positionnés au voisinage de la culasse inférieure (9), lesdits moyens (20) prenant appui sur le fût de cylindre (71) ou la culasse inférieure (9) de première part, et directement ou indirectement sur le carter de transmission (8) de seconde part, et lesdits moyens (20) laissant le fût de cylindre (71) libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission (8), mais interdisant audit fût (71) de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter (8) ;
.cndot. Des moyens supérieurs de centrage du cylindre (21) positionnés au voisinage de la culasse supérieure (10), lesdits moyens (21) prenant appui sur le fût de cylindre (71) ou la culasse supérieure (10) de première part, et sur un portique de centrage (22) rigidement fixé au carter de transmission (8) et maintenu à une hauteur voisine de celle de la culasse supérieure (10) par au moins un pilier rigide de portique (23) de seconde part, lesdits moyens (21) laissant le fût de cylindre (71) libre de se déplacer parallèlement à son axe longitudinal par rapport au carter de transmission (8), mais interdisant audit fût (71) de se déplacer dans le plan perpendiculaire audit axe, toujours par rapport audit carter (8).
2. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube de refroidissement de tige (30) qui enveloppe de façon étanche la tige de traction (17) sur tout ou partie de la longueur de ladite tige (17), un fluide de refroidissement (31) provenant d'une source de fluide de refroidissement (40) pouvant circuler dans un espace laissé entre la paroi interne dudit tube (30) et la surface externe de ladite tige (17) cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube (30) ne touche pas la paroi interne du tunnel de tige (14) de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide.
3. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier orifice d'alimentation de tube (32) communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige (30) au voisinage de la première extrémité de tige (18), et/ou au moins un deuxième orifice d'alimentation de tube (33) communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige (30) au voisinage de la deuxième extrémité de tige (19), le fluide de refroidissement (31) pouvant circuler entre les deux dits orifices (32, 33).
4. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 2, caractérisé
en ce que le tube de refroidissement de tige (30) comporte une collerette de tube (34) maintenue directement ou indirectement serrée par la tige de traction (17) soit contre une oreille de fixation (25) que présente le fût de cylindre (71) ou la culasse supérieure (10), soit contre le carter de transmission (8).
en ce que le tube de refroidissement de tige (30) comporte une collerette de tube (34) maintenue directement ou indirectement serrée par la tige de traction (17) soit contre une oreille de fixation (25) que présente le fût de cylindre (71) ou la culasse supérieure (10), soit contre le carter de transmission (8).
5. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 4, caractérisé
en ce que la collerette de tube (34) est maintenue serrée par la tige de traction (17) contre l'oreille de fixation (25) par l'intermédiaire d'un raccord Banjo (38) qui comporte au moins un conduit radial de raccord (39) relié à la source de fluide de refroidissement (40) d'une part, et communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige (30) d'autre part.
en ce que la collerette de tube (34) est maintenue serrée par la tige de traction (17) contre l'oreille de fixation (25) par l'intermédiaire d'un raccord Banjo (38) qui comporte au moins un conduit radial de raccord (39) relié à la source de fluide de refroidissement (40) d'une part, et communiquant avec l'intérieur du tube de refroidissement de tige (30) d'autre part.
6. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 4, caractérisé
en ce qu'une rehausse d'isolation thermique (68) est intercalée entre la collerette de tube (34) et l'oreille de fixation (25), ladite rehausse (68) étant traversée de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de rehausse (69) dans lequel est logée la tige de traction (17) et le tube de refroidissement de tige (30) qui l'enveloppe de façon étanche cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube (30) ne touche pas la paroi interne du tunnel de rehausse (69) de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide.
en ce qu'une rehausse d'isolation thermique (68) est intercalée entre la collerette de tube (34) et l'oreille de fixation (25), ladite rehausse (68) étant traversée de part en part dans le sens de sa longueur par un tunnel de rehausse (69) dans lequel est logée la tige de traction (17) et le tube de refroidissement de tige (30) qui l'enveloppe de façon étanche cependant que la plus grande part possible de la surface externe dudit tube (30) ne touche pas la paroi interne du tunnel de rehausse (69) de sorte à définir avec cette dernière paroi un espace vide.
7. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 2, caractérisé
en ce que le tube de refroidissement de tige (30) comporte au moins un renflement de tube (35) constitué d'une portion axiale dudit tube (30) dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement supérieur à celui du tunnel de tige (14) dans lequel il est logé.
en ce que le tube de refroidissement de tige (30) comporte au moins un renflement de tube (35) constitué d'une portion axiale dudit tube (30) dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement supérieur à celui du tunnel de tige (14) dans lequel il est logé.
8. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 2, caractérisé
en ce que le tube de refroidissement de tige (30) comporte au moins une restriction de diamètre de tube (36) constituée d'une portion axiale dudit tube (30) dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement inférieur à celui du corps de la tige de traction (17).
en ce que le tube de refroidissement de tige (30) comporte au moins une restriction de diamètre de tube (36) constituée d'une portion axiale dudit tube (30) dont le diamètre est sensiblement équivalent voire légèrement inférieur à celui du corps de la tige de traction (17).
9. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 2, caractérisé
en ce que le tube de refroidissement de tige (30) comporte au moins un trou de communication radial (37) qui permet au fluide de refroidissement (31) de pénétrer dans ledit tube (30), ou de s'en échapper.
en ce que le tube de refroidissement de tige (30) comporte au moins un trou de communication radial (37) qui permet au fluide de refroidissement (31) de pénétrer dans ledit tube (30), ou de s'en échapper.
10. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que la tige de traction (17) est creuse pour former un canal interne de refroidissement de tige aménagé dans la longueur de ladite tige (17), ledit canal débouchant axialement ou radialement de ladite tige (17) tandis qu'un fluide de refroidissement (31) provenant d'une source de fluide de refroidissement (40) peut circuler dans ledit canal.
en ce que la tige de traction (17) est creuse pour former un canal interne de refroidissement de tige aménagé dans la longueur de ladite tige (17), ledit canal débouchant axialement ou radialement de ladite tige (17) tandis qu'un fluide de refroidissement (31) provenant d'une source de fluide de refroidissement (40) peut circuler dans ledit canal.
11.Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 1, caractérisé
en ce qu'une chambre de pression (44) reliée à une source d'air sous pression (45) est fixée sur le portique de centrage (22) ou aménagée sur ou dans ce dernier tandis qu'une tige supérieure de piston (47) qui prolonge le piston détendeur à
double effet (2) du coté de la chambre à gaz chauds supérieure (12) traverse la culasse supérieure (10) via un orifice de tige supérieure (43) aménagé dans ladite culasse (10) et via un orifice d'accès à la chambre (52) traversant le portique de centrage (22) pour déboucher dans la chambre de pression (44) de sorte que l'extrémité de ladite tige (47) qui est la plus éloignée dudit piston (2) reste toujours plongée dans ladite chambre (44) quelle que soit la position dudit piston (2).
en ce qu'une chambre de pression (44) reliée à une source d'air sous pression (45) est fixée sur le portique de centrage (22) ou aménagée sur ou dans ce dernier tandis qu'une tige supérieure de piston (47) qui prolonge le piston détendeur à
double effet (2) du coté de la chambre à gaz chauds supérieure (12) traverse la culasse supérieure (10) via un orifice de tige supérieure (43) aménagé dans ladite culasse (10) et via un orifice d'accès à la chambre (52) traversant le portique de centrage (22) pour déboucher dans la chambre de pression (44) de sorte que l'extrémité de ladite tige (47) qui est la plus éloignée dudit piston (2) reste toujours plongée dans ladite chambre (44) quelle que soit la position dudit piston (2).
12. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que le carter de transmission (8) est coiffé d'une platine de centrage et d'étanchéité (53) percée d'un orifice d'accès aux moyens de transmission (54) au travers duquel passe la tige inférieure de piston (46) pour être reliée aux moyens de transmission (3), ladite platine (53) étant rigidement fixée sur ledit carter (8).
en ce que le carter de transmission (8) est coiffé d'une platine de centrage et d'étanchéité (53) percée d'un orifice d'accès aux moyens de transmission (54) au travers duquel passe la tige inférieure de piston (46) pour être reliée aux moyens de transmission (3), ladite platine (53) étant rigidement fixée sur ledit carter (8).
13. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 11, caractérisé
en ce que l'orifice d'accès à la chambre (52) coopère avec - ou comporte - des moyens d'étanchéité de tige (55) qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice (52) et la tige supérieure de piston (47).
en ce que l'orifice d'accès à la chambre (52) coopère avec - ou comporte - des moyens d'étanchéité de tige (55) qui réalisent une étanchéité entre ledit orifice (52) et la tige supérieure de piston (47).
14. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 12, caractérisé
en ce que l'orifice d'accès aux moyens de transmission (54) coopère avec - ou comporte - des moyens d'étanchéité de tige (55) qui réalisent une étanchéité
entre ledit orifice (54) et la tige inférieure de piston (46).
en ce que l'orifice d'accès aux moyens de transmission (54) coopère avec - ou comporte - des moyens d'étanchéité de tige (55) qui réalisent une étanchéité
entre ledit orifice (54) et la tige inférieure de piston (46).
15. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité de tige (55) comprennent une étanchéité supérieure de tige (56) et une étanchéité inférieure de tige (57) suffisamment éloignées l'une de l'autre pour former - entre les deux dites étanchéités (56, 57) - une chambre à circulation d'huile (58) dans laquelle débouche un conduit d'amenée d'huile de refroidissement-lubrification (59) et de laquelle repart un conduit de sortie d'huile de refroidissement-lubrification (60).
16. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 15, caractérisé
en ce que les moyens d'étanchéité de tige (55) coopèrent avec une bague de guidage de tige (62) logée à l'intérieur ou en dehors de la chambre à
circulation d'huile (58).
en ce que les moyens d'étanchéité de tige (55) coopèrent avec une bague de guidage de tige (62) logée à l'intérieur ou en dehors de la chambre à
circulation d'huile (58).
17.Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que les moyens inférieurs de centrage du cylindre (20) et/ou les moyens supérieurs de centrage du cylindre (21) sont constitués d'un disque élastique de centrage (63) pouvant être percé en son centre d'un trou de disque (64) au travers duquel passe respectivement la tige inférieure de piston (46) ou une tige supérieure de piston (47) tandis que sa périphérie constitue une collerette de fixation de disque (65) fixée de manière étanche respectivement sur le carter de transmission (8) et/ou sur le portique de centrage (22).
en ce que les moyens inférieurs de centrage du cylindre (20) et/ou les moyens supérieurs de centrage du cylindre (21) sont constitués d'un disque élastique de centrage (63) pouvant être percé en son centre d'un trou de disque (64) au travers duquel passe respectivement la tige inférieure de piston (46) ou une tige supérieure de piston (47) tandis que sa périphérie constitue une collerette de fixation de disque (65) fixée de manière étanche respectivement sur le carter de transmission (8) et/ou sur le portique de centrage (22).
18. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 12, caractérisé
en ce que la platine de centrage et d'étanchéité (53) porte les moyens inférieurs de centrage du cylindre (20) lesquels sont constitués d'un disque élastique de centrage (63) dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque (65) fixée de manière étanche sur ladite platine (53), ledit disque (63) étant percé
en son centre d'un trou de disque (64) au travers duquel passe la tige inférieure de piston (46) sans toucher ledit disque (63), le bord du trou de disque (64) présentant un patin de contact (67) circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité (66) que présente la culasse inférieure (9), ledit cône (66) pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin (67) et ledit cône (66) ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage (63).
en ce que la platine de centrage et d'étanchéité (53) porte les moyens inférieurs de centrage du cylindre (20) lesquels sont constitués d'un disque élastique de centrage (63) dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque (65) fixée de manière étanche sur ladite platine (53), ledit disque (63) étant percé
en son centre d'un trou de disque (64) au travers duquel passe la tige inférieure de piston (46) sans toucher ledit disque (63), le bord du trou de disque (64) présentant un patin de contact (67) circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité (66) que présente la culasse inférieure (9), ledit cône (66) pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin (67) et ledit cône (66) ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage (63).
19. Cylindre détendeur à double effet suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que les moyens supérieurs de centrage du cylindre (21) sont constitués d'un disque élastique de centrage (63) dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque (65) fixée de manière étanche sur le portique de centrage (22), ledit disque (63) étant percé en son centre d'un trou de disque (64) dont le bord présente un patin de contact (67) circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité (66) que présente la culasse supérieure (10), ledit cône (66) pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin (67) et ledit cône (66) ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage (63).
en ce que les moyens supérieurs de centrage du cylindre (21) sont constitués d'un disque élastique de centrage (63) dont la périphérie forme une collerette de fixation de disque (65) fixée de manière étanche sur le portique de centrage (22), ledit disque (63) étant percé en son centre d'un trou de disque (64) dont le bord présente un patin de contact (67) circulaire qui est maintenu en contact étanche avec un cône de centrage et d'étanchéité (66) que présente la culasse supérieure (10), ledit cône (66) pouvant être mâle ou femelle, et le contact entre ledit patin (67) et ledit cône (66) ayant pour effet de déformer axialement et depuis son centre le disque élastique de centrage (63).
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