FR3067386B1 - RELAXATION MACHINE - Google Patents

RELAXATION MACHINE Download PDF

Info

Publication number
FR3067386B1
FR3067386B1 FR1755259A FR1755259A FR3067386B1 FR 3067386 B1 FR3067386 B1 FR 3067386B1 FR 1755259 A FR1755259 A FR 1755259A FR 1755259 A FR1755259 A FR 1755259A FR 3067386 B1 FR3067386 B1 FR 3067386B1
Authority
FR
France
Prior art keywords
piston
cylinder head
machine according
housing
reclining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
FR1755259A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3067386A1 (en
Inventor
Remi Daccord
Antoine DEBAISE
Stephane Watts
Frederic Albergucci
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Exoes SAS
Original Assignee
Exoes SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exoes SAS filed Critical Exoes SAS
Priority to FR1755259A priority Critical patent/FR3067386B1/en
Priority to PCT/FR2018/051070 priority patent/WO2018229367A1/en
Publication of FR3067386A1 publication Critical patent/FR3067386A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3067386B1 publication Critical patent/FR3067386B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B29/00Machines or engines with pertinent characteristics other than those provided for in preceding main groups
    • F01B29/08Reciprocating-piston machines or engines not otherwise provided for
    • F01B29/10Engines
    • F01B29/12Steam engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B31/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01B31/26Other component parts, details, or accessories, peculiar to steam engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

La présente invention concerne une machine de détente à pistons à cycle de Rankine, comprenant un corps extérieur présentant un orifice d'échappement et à l'intérieur duquel sont logées : - une culasse (800) définissant avec ledit corps extérieur une zone d'admission haute-pression d'un fluide de travail sous pression, - une zone d'expansion comprenant au moins une cavité, dans laquelle un piston est mobile pour entraîner un arbre moteur (1), caractérisée en ce que ledit corps extérieur est formé de deux parties creuses (100, 200) seulement, - un carter (100) d'une part présentant un passage pour ledit arbre moteur (1) et - un couvre-culasse (200) d'autre part, formant une enveloppe creuse étanche complémentaire, présentant un orifice d'admission (20) - ladite culasse (800) étant logée au moins partiellement à l'intérieur dudit couvre-culasse (200) - le carter (100) et le couvre-culasse (200) étant assemblés par des surfaces de jointure (101, 201) complémentaires située en-dehors de ladite zone d'admission haute-pression.The present invention relates to a Rankine cycle piston expansion machine, comprising an outer body having an exhaust port and inside which are housed: a cylinder head (800) defining with said external body an admission zone high pressure of a working fluid under pressure, - an expansion zone comprising at least one cavity, in which a piston is movable to drive a driving shaft (1), characterized in that said outer body is formed of two hollow parts (100, 200) only, - a casing (100) on the one hand having a passage for said drive shaft (1) and - a cylinder head cover (200) on the other hand, forming a complementary sealed hollow envelope, having an inlet (20) - said yoke (800) being housed at least partially within said cylinder head cover (200) - the housing (100) and the cylinder head cover (200) being joined by surfaces join (101, 2 01) located outside said high-pressure inlet zone.

Description

MACHINE DE DETENTERELAXATION MACHINE

Domaine de 1'inventionField of the invention

La présente invention concerne le domaine des machines de détente à pistons réalisant une conversion de la chaleur perdue du moteur à combustion interne dans un cycle de Rankine organique en énergie mécanique pouvant être transférée à un arbre entraînant le moteur à combustion interne.The present invention relates to the field of piston expansion machines performing a conversion of the lost heat of the internal combustion engine in an organic Rankine cycle into mechanical energy that can be transferred to a shaft driving the internal combustion engine.

Etat de la techniqueState of the art

Le principe général de telles machines de détente est connu dans l'art antérieur.The general principle of such relaxation machines is known in the prior art.

On connaît par exemple la demande de brevet français FR3031135 de la demanderesse.For example, the French patent application FR3031135 of the applicant is known.

Ce document décrit un exemple de machine de détente axiale à pistons comprenant : - une culasse d'admission de vapeur sous pression comprenant un orifice d'admission de la vapeur, - une zone d'expansion comprenant une pluralité de cylindres, dans laquelle un piston coulissant dans chaque cylindre respectif est lié à un arbre par un plateau incliné, chaque piston étant parallèle audit arbre, - une pluralité de soupapes à tige disposées dans la culasse d'admission permettant l'admission de vapeur alternativement dans lesdits cylindres, chaque soupape étant commandée par une came agencée sur l'arbre, - un mécanisme de levée de chaque soupape coopérant avec la came, - un mécanisme de rappel de chaque soupape.This document describes an example of a piston axial expansion machine comprising: a pressurized steam inlet yoke comprising a steam inlet, an expansion zone comprising a plurality of cylinders, in which a piston sliding in each respective cylinder is connected to a shaft by an inclined plate, each piston being parallel to said shaft, - a plurality of stem valves disposed in the intake yoke allowing the admission of steam alternately in said cylinders, each valve being controlled by a cam arranged on the shaft, - a lifting mechanism of each valve cooperating with the cam, - a return mechanism of each valve.

On connaît aussi la demande de brevet allemand DE 102010036917 décrivant une machine à pistons axiaux comprenant un arbre et un ensemble de cylindres fermés et de pistons pour entraîner l'arbre.Also known is German Patent Application DE 102010036917 describing an axial piston machine comprising a shaft and a set of closed cylinders and pistons for driving the shaft.

La demande de brevet américain US2016245225 décrit un autre exemple de dispositif de moteur à chaleur externe fonctionnant sur un cycle de Rankine, et de préférence un cycle de Rankine organique. Il comprend un bloc-cylindres, un couvercle supérieur et un bac inférieur doté de surfaces d'étanchéité agencées de façon à être jointes entre elles et à prendre appui contre des couvercles s'ajustant de façon complémentaire, chaque surface d'étanchéité prenant appui de façon étanche contre une seule surface opposée d'étanchéité.US patent application US2016245225 discloses another example of an external heat engine device operating on a Rankine cycle, and preferably an organic Rankine cycle. It comprises a cylinder block, an upper lid and a lower tray provided with sealing surfaces arranged to be joined together and to bear against complementary fitting covers, each sealing surface being supported by sealed against a single opposite sealing surface.

Inconvénients de l'art antérieurDisadvantages of prior art

Les solutions de l'art antérieur présentent une pluralité de surfaces d'étanchéité entre les différentes parties de la machine. Certaines de ces surfaces d'étanchéité isolent des parties intérieures soumises à des températures élevées, de l'ordre de 200 à 250°C, avec des fluides agressifs tels que de l'éthanol en phase gazeuse, à des pressions élevées, de l'ordre de 20 à 40 bars.The solutions of the prior art have a plurality of sealing surfaces between the different parts of the machine. Some of these sealing surfaces insulate interior parts subjected to high temperatures, of the order of 200 to 250 ° C, with aggressive fluids such as gas phase ethanol, at high pressures, order of 20 to 40 bars.

Ces contextes nécessitent des joints très élaborés et coûteux, permettant de résister à long terme à ces conditions de fonctionnement sans se dégrader.These contexts require very elaborate and expensive joints, making it possible to withstand these operating conditions in the long term without degrading.

En cas de fuite, les risques sont très élevés en raison du caractère inflammable du fluide de travail.In case of leakage, the risks are very high because of the flammable nature of the working fluid.

Dans les solutions de l'art antérieur, l'enveloppe extérieure présente au moins deux zones de raccordement à étanchéifier, dont certaines communiquent avec des zones où le fluide de travail circule à des températures et pressions élevées.In the solutions of the prior art, the outer casing has at least two connection areas to be sealed, some of which communicate with areas where the working fluid circulates at high temperatures and pressures.

Solution apportée par l'inventionSolution provided by the invention

La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant une solution réduisant de manière drastique le nombre de joints, par une conception particulière du corps de la machine de détente limité à deux pièces seulement, avec une zone de raccordement située dans une zone où le fluide de travail circule à une température déjà refroidie et à une pression limitée.The present invention aims to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a solution drastically reducing the number of joints, by a particular design of the body of the relaxation machine limited to two pieces only, with a connection zone located in an area where the working fluid circulates at an already cooled temperature and a limited pressure.

La présente invention concerne selon son acception la plus générale une machine de détente à pistons à cycle de Rankine, comprenant un corps extérieur présentant un orifice d'échappement et à l'intérieur duquel sont logées : une culasse définissant avec ledit corps extérieur une zone d'admission d'un fluide de travail sous pression, dite « zone d'admission haute-pression », - une zone d'expansion comprenant au moins une cavité, dans laquelle un piston est mobile pour entraîner un arbre moteur, caractérisée en ce que ledit corps extérieur est formé de deux parties creuses seulement, - un carter d'une part dont le fond présentant un passage pour ledit arbre moteur et - un couvre-culasse d'autre part, formant une enveloppe creuse étanche complémentaire, présentant un orifice d'admission - ladite culasse étant logée au moins partiellement à l'intérieur dudit couvre-culasse - le carter et le couvre-culasse étant assemblés par des surfaces de jointure complémentaires situées en-dehors de ladite zone d'admission haute-pression.The present invention relates, in its most general sense, to a Rankine cycle piston-type expansion machine, comprising an outer body having an exhaust orifice and inside which are housed: a cylinder head defining with said outer body a zone of admittance of a pressurized working fluid, called "high-pressure admission zone", - an expansion zone comprising at least one cavity, in which a piston is movable to drive a motor shaft, characterized in that said outer body is formed of two hollow portions only, - a casing on the one hand, the bottom having a passage for said motor shaft and - a cylinder head cover on the other, forming a complementary sealed hollow envelope, having a hole d intake - said cylinder head being housed at least partially within said cylinder head cover - the crankcase and the cylinder head cover being assembled by complementary joining surfaces located outside of said high pressure inlet zone.

Avantageusement, elle comporte un joint d'étanchéité torique en élastomère disposé entre lesdites surfaces de jointure complémentaires.Advantageously, it comprises an elastomeric O-ring seal disposed between said complementary joining surfaces.

Selon une variante préférée, lesdites surfaces de jointure sont placées au niveau de l'échappement de la zone d'expansion, pour être refroidies par le flux de fluide d'échappement.According to a preferred variant, said joining surfaces are placed at the exhaust of the expansion zone, to be cooled by the flow of exhaust fluid.

Selon une autre variante, la machine comporte un joint plat assurant l'étanchéité entre un épaulement périphérique de la culasse, et une surface périphérique complémentaire prévue sur le couvre-culasse.According to another variant, the machine comprises a flat seal sealing between a peripheral shoulder of the cylinder head, and a complementary peripheral surface provided on the cylinder head cover.

Selon un exemple particulier, ledit joint plat est réalisé en polytétrafluoroéthylène expansé.In a particular example, said flat gasket is made of expanded polytetrafluoroethylene.

Avantageusement, ladite culasse comporte au moins une soupape d'admission présentant une partie mobile radialement.Advantageously, said cylinder head comprises at least one intake valve having a radially movable part.

Selon une variante, ladite culasse comporte au moins une soupape d'échappement présentant une partie mobile radialement.According to a variant, said cylinder head comprises at least one exhaust valve having a radially movable part.

Selon une autre variante, lesdites soupapes d'échappement sont disposées angulairement entre deux cylindres adjacents, au niveau de la chambre d'expansionAccording to another variant, said exhaust valves are arranged angularly between two adjacent cylinders, at the level of the expansion chamber

De préférence, lesdites soupapes sont actionnées par des moyens de levée placés sur ledit arbre moteur.Preferably, said valves are actuated by lifting means placed on said motor shaft.

Selon un mode de réalisation préféré, au moins un conduit d'échappement de la zone d'expansion présente une sortie orientée de façon à diriger le flux de fluide vers lesdits moyens de levée.According to a preferred embodiment, at least one exhaust duct of the expansion zone has an outlet oriented so as to direct the flow of fluid towards said lifting means.

Selon une variante avantageuse, chaque corps de piston présente une rainure longitudinale coopérant chacune avec une goupille d'anti-rotation correspondant logée dans un perçage latéral radial formé dans la paroi latérale intérieure du carter.According to an advantageous variant, each piston body has a longitudinal groove each cooperating with a corresponding anti-rotation pin housed in a radial lateral bore formed in the inner side wall of the housing.

Selon une autre variante, la tête de chaque piston est entourée par une jupe annulaire assurant le guidage par rapport à la chemise de la culasse, l'autre extrémité du piston présentant également une jupe de guidage annulaire de guidage assurant le guidage par rapport à la cavité formée dans le carter, le guidage du piston étant assuré de part et d'autre du plateau.According to another variant, the head of each piston is surrounded by an annular skirt providing guiding relative to the liner of the cylinder head, the other end of the piston also having an annular guiding guide skirt for guiding with respect to the cavity formed in the housing, the piston guide being provided on both sides of the plate.

Avantageusement, le corps de piston est ajouré pour éviter la compression.Advantageously, the piston body is perforated to prevent compression.

Selon une variante, un volume creux formé entre la surface frontale de la tête du piston (400) et la surface frontale du corps du piston constitue une zone d'isolation thermique.According to a variant, a hollow volume formed between the front surface of the piston head (400) and the front surface of the piston body constitutes a thermal insulation zone.

Selon une autre variante, la machine présente un volume creux entre la surface frontale de la tête du piston et la surface frontale du corps du piston constitue une zone d'isolation thermique.According to another variant, the machine has a hollow space between the front surface of the piston head and the front surface of the piston body constitutes a thermal insulation zone.

Avantageusement, ledit volume creux présente un perçage débouchant dans la zone d'échappement pour permettre l'évacuation de la phase liquide du fluide de travail.Advantageously, said hollow volume has a bore opening in the exhaust zone to allow the evacuation of the liquid phase of the working fluid.

Avantageusement, ledit volume creux présente un perçage débouchant dans la zone d'échappement pour permettre l'évacuation de la phase liquide du fluide de travail.Advantageously, said hollow volume has a bore opening in the exhaust zone to allow the evacuation of the liquid phase of the working fluid.

Selon une autre variante, une partie au moins des pièces fixes de ladite machine est réalisée en fonte ou en acier, avec application d'un traitement des surfaces internes et externes par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation.According to another variant, at least part of the fixed parts of said machine is made of cast iron or steel, with application of a treatment of internal and external surfaces by nitriding in a salt bath followed by an oxidation phase.

Selon un mode de réalisation avantageux, la partie intérieure du carter présente plusieurs bossages orientés longitudinalement, placés dans le circuit de circulation de vapeur chargée d'huile issue de la culasse via les lumières, lesdits bossages étant disposés pour arrêter partiellement la trajectoire circulaire des particules d'huile arrivant à la surface du carter, et les guider en direction du fond du carter.According to an advantageous embodiment, the inner part of the housing has a plurality of longitudinally oriented bosses placed in the oil-laden vapor circulation circuit coming from the cylinder head via the lights, said bosses being arranged to partially stop the circular trajectory of the particles. oil arriving at the surface of the housing, and guide them towards the bottom of the housing.

De préférence, le fond du carter présente des conduits pour lubrifier le joint, le palier et la butée avec l'huile récupérée sur le fond et par le corps des pistons.Preferably, the bottom of the housing has conduits for lubricating the seal, the bearing and the stop with the oil recovered on the bottom and by the body of the pistons.

Selon une autre variante, lesdits conduits débouchent d'un côté dans des cavités assurant le guidage des corps des pistons, et de l'autre côté dans une zone de lubrification entourant l'arbre.According to another variant, said conduits open on one side into cavities guiding the bodies of the pistons, and on the other side in a lubrication zone surrounding the shaft.

Description détaillée d'un exemple non limitatif de 1'inventionDetailed Description of a Non-Limiting Example of the Invention

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue éclatée d'une machine de détente selon l'invention. - la figure 2 représente une vue en perspective intérieure du carter la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale de la machine - les figures 4 et 5 représentent des vues en perspective de la culasse respectivement d'extérieur et d'intérieur - la figure 6 représente une vue en perspective intérieure du couvre-culasse - les figures 7 et 8 représentent respectivement une vue en perspective de la distribution, sans la culasse et une vue en coupe partielle la figure 9 représente une vue en coupe transversale d'une soupape d'échappement la figure 10 représente une vue en coupe transversale d'une soupape d'admission - la figure 11 représente les lois de levée des soupapes.The present invention will be better understood on reading the detailed description of a nonlimiting example of the invention which follows, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents an exploded view of an expansion machine according to FIG. invention. FIG. 2 represents an internal perspective view of the casing; FIG. 3 represents a longitudinal sectional view of the machine; FIGS. 4 and 5 show perspective views of the cylinder head respectively from outside and inside; FIG. is an inside perspective view of the cylinder head cover - FIGS. 7 and 8 show respectively a perspective view of the distribution, without the cylinder head and a partial sectional view; FIG. 9 is a cross-sectional view of a valve of FIG. Fig. 10 shows a cross-sectional view of an intake valve - Fig. 11 shows the valve lift laws.

Principe général d'une machine de détenteGeneral principle of a relaxation machine

Une machine à détente, au sens de la présente invention, produit un mouvement mécanique rotatif par transformation de l'énergie provenant d'un fluide de travail sous pression.An expansion machine, within the meaning of the present invention, produces a rotary mechanical movement by transforming the energy from a working fluid under pressure.

La transformation est réalisée dans une chambre d'expansion ou plusieurs chambres d'expansion formant une zone d'expansion, alimentée en fluide de travail sous forme vapeur chargé de lubrifiant, provenant de la zone d'admission haute-pression et évacuée par une zone d'échappement. Le fluide sous pression comprend un composant principal tel que l'éthanol, assurant le cycle thermodynamique, chargé avec un lubrifiant liquide pulvérisé dans la phase vapeur du composant principal. Le lubrifiant est de type polyalkylene glycol (PAG) miscible en phase liquide avec les autres composantes. La proportion de lubrifiant est typiquement comprise entre 1 et 20% en masse.The transformation is carried out in an expansion chamber or several expansion chambers forming an expansion zone, supplied with working fluid in lubricant-laden vapor form, coming from the high-pressure admission zone and discharged through a zone. exhaust. The pressurized fluid comprises a main component such as ethanol, providing the thermodynamic cycle, charged with a liquid lubricant sprayed into the vapor phase of the main component. The lubricant is of the polyalkylene glycol (PAG) type miscible in the liquid phase with the other components. The proportion of lubricant is typically between 1 and 20% by weight.

Ce fluide de travail peut en outre comporter des composants tels que de l'eau, dans une proportion comprise entre 0 et 20% en masse et éventuellement des additifs pour dénaturer l'éthanol, par exemple de 1'euro-dénaturant (nom commercial), ou un alcane, ou une cétone dans des proportions comprises entre 1 et 10% en masse.This working fluid may further comprise components such as water, in a proportion of between 0 and 20% by weight and optionally additives for denaturing ethanol, for example of the-denaturant (trade name). , or an alkane, or a ketone in proportions of between 1 and 10% by weight.

En fonctionnement nominal, la machine de détente fonctionne selon le principe général de l'étape de détente d'un cycle de Rankine ou de Hirn.In nominal operation, the expansion machine operates according to the general principle of the relaxation step of a Rankine or Hirn cycle.

La problématique visée par le présent brevet concerne l'étanchéification de la machine de détente à l'intérieur de laquelle circule un fluide de travail inflammable, en phase gazeuse, à haute pression, haute température (environ 200 à 250°C).The problem addressed by this patent relates to the sealing of the expansion machine inside which circulates a flammable working fluid, in the gas phase, at high pressure, high temperature (about 200 to 250 ° C).

De telles machines sont installées sur des véhicules automobiles impliquant des exigences de sécurité drastiques.Such machines are installed on motor vehicles involving drastic safety requirements.

Architecture générale de la machine selon l'inventionGeneral architecture of the machine according to the invention

La figure 1 représente une vue éclatée d'une machine à expansion selon un exemple de l'invention.Figure 1 shows an exploded view of an expansion machine according to an example of the invention.

Elle présente un corps extérieur formé de deux parties creuses complémentaires : - un carter (100) - un couvre-culasse (200).It has an outer body formed of two complementary hollow parts: - a housing (100) - a cylinder head cover (200).

Ces deux parties complémentaires (100, 200) présentent chacune une bride périphérique (101, 201) complémentaire, pour permettre un assemblage de manière étanche par boulonnage. L'attelage mobile (300) est intégralement enfermé dans le volume défini par le carter (100) et le couvre-culasse (200) .These two complementary parts (100, 200) each have a peripheral flange (101, 201) complementary, to allow a tight connection by bolting. The movable hitch (300) is integrally enclosed in the volume defined by the housing (100) and the cylinder head cover (200).

Le carter (100) entoure la zone de la machine d'expansion qui s'étend de l'extrémité point-mort bas piston jusqu'à la sortie de l'arbre (1). Cette zone comprend notamment le plateau incliné (2) qui assure la transformation du mouvement de va-et-vient des trois pistons (400, 500) en mouvement rotatif de l'arbre (1).The housing (100) surrounds the area of the expansion machine that extends from the bottom dead end to the outlet of the shaft (1). This zone includes in particular the inclined plate (2) which transforms the reciprocating movement of the three pistons (400, 500) into rotary movement of the shaft (1).

Le couvre-culasse (200) entoure la zone de la machine d'expansion qui s'étend depuis l'arrivée de vapeur dans la culasse jusqu'aux lumières d'échappement (38) prévues au point mort bas piston. Il s'agit de la partie la plus chaude de la machine à expansion. L'attelage mobile (300) comprend l'arbre (1) et les organes qui lui sont rattachés : - le plateau incliné (2) - les trois pistons, dont deux sont représentés sur la figure 1 (400, 500) - les trois paires de patins semi-sphériques (412, 413) assurant la transmission des efforts entre les pistons (400, 500) et le plateau incliné (2) - les cames (5, 6) activant la distribution de vapeur - les paliers, par exemple des roulements à aiguilles ou à rouleaux, et optionnellement une pompe à huile (34).The cylinder head cover (200) surrounds the zone of the expansion machine which extends from the steam inlet in the cylinder head to the exhaust ports (38) provided at the bottom dead center. This is the hottest part of the expansion machine. The movable hitch (300) comprises the shaft (1) and the members that are attached thereto: - the inclined plate (2) - the three pistons, two of which are shown in FIG. 1 (400, 500) - the three pairs of semi-spherical shoes (412, 413) ensuring the transmission of forces between the pistons (400, 500) and the inclined plate (2) - the cams (5, 6) activating the steam distribution - the bearings, for example needle or roller bearings, and optionally an oil pump (34).

En fonctionnement, la vapeur entre dans la culasse (800) à une température inférieure à 250°C comprise en général entre 180°C et 235°C. Cette vapeur est chargée en lubrifiant.In operation, the steam enters the cylinder head (800) at a temperature below 250 ° C generally between 180 ° C and 235 ° C. This steam is loaded with lubricant.

Le lubrifiant parcourt de manière connue tout le circuit Rankine, entraîné par le fluide de travail.The lubricant travels in a known manner the entire Rankine circuit, driven by the working fluid.

Ce fluide de travail est par exemple composé d'un mélange Ethanol / Eau. Le pourcentage d'eau est compris entre 0 à 20% en masse, préférentiellement 4.5% de la masse (azéotrope). A ce mélange est ajouté un dénaturant, par exemple un alcane ou une cétone ou de 1'euro-dénaturant (mélange normalisé) entre 1% en masse et plus (euro-dénaturant 7% en volume) auquel on ajoute du lubrifiant de type polyalkylene glycol (PAG) miscible entre 1 et 20% en masse, généralement environ 10%.This working fluid is for example composed of an ethanol / water mixture. The percentage of water is between 0 to 20% by weight, preferably 4.5% of the mass (azeotrope). To this mixture is added a denaturant, for example an alkane or a ketone or ofeurodenaturant (standardized mixture) between 1% by mass and more (euro-denaturing 7% by volume) to which polyalkylene lubricant is added. glycol (PAG) miscible between 1 and 20% by weight, usually about 10%.

La vapeur arrive par un raccord d'entrée (20) prévu sur le couvre-culasse (200) et ressort, dans l'exemple décrit, du côté opposé par une bride d'échappement (33) prévue sur le carter (100 ) .The steam arrives through an inlet fitting (20) provided on the cylinder head cover (200) and, in the example described, exits on the opposite side by an exhaust flange (33) provided on the housing (100).

La vapeur circule dans la culasse (800) pour actionner les pistons (400, 500) comme il sera présenté plus en détail dans la suite de la description.The steam circulates in the cylinder head (800) to actuate the pistons (400, 500) as will be presented in more detail in the following description.

Description détaillée du carterDetailed description of the housing

Les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue en perspective intérieure du carter et une vue en coupe longitudinale de la machine.Figures 2 and 3 show an internal perspective view of the housing and a longitudinal sectional view of the machine.

Dans l'exemple décrit, le carter (100) est réalisé en fonte, notamment une fonte de type graphite lamellaire résistant à l'éthanol.In the example described, the casing (100) is made of cast iron, in particular a cast iron of lamellar graphite type resistant to ethanol.

La pièce est réalisée par fonderie dans un moule et usinage des différents orifices et cavités, puis fait l'objet d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation.The part is made by casting in a mold and machining of the various orifices and cavities, then is subjected to a nitriding surface treatment in a salt bath followed by an oxidation phase.

Le fond (102) présente trois cavités cylindriques (103 à 105) fermées d'un coté seulement assurant le guidage des trois corps (401, 501) des trois pistons (400, 500). Ces cavités cylindriques (103 à 105) présentent une section intérieure complémentaire de la section extérieure des trois corps de piston (401, 501).The bottom (102) has three cylindrical cavities (103 to 105) closed on one side only for guiding the three bodies (401, 501) of the three pistons (400, 500). These cylindrical cavities (103 to 105) have an inner section complementary to the outer section of the three piston bodies (401, 501).

La profondeur de ces cavités (103 à 105) est légèrement supérieure à la course des pistons (400, 500), la différence entre la profondeur et la course étant inférieur à 5 millimètres, pour éviter la compression d'huile ou de vapeur et de prendre en compte les tolérances de moulage.The depth of these cavities (103 to 105) is slightly greater than the stroke of the pistons (400, 500), the difference between the depth and the stroke being less than 5 millimeters, to avoid the compression of oil or vapor and of take into account the molding tolerances.

Ces trois cavités (103 à 105) présentent chacune, sur leur paroi latérale, un premier perçage latéral radial (106) dans lequel est introduite une goupille (109) d'antirotation des corps de piston (401, 501). Ces corps de piston (401, 501) présentent à cet effet une rainure complémentaire (402, 502) visible sur la figure 3.These three cavities (103 to 105) each have, on their side wall, a first radial lateral piercing (106) in which is inserted a pin (109) of antirotation of the piston bodies (401, 501). These piston bodies (401, 501) have for this purpose a complementary groove (402, 502) visible in FIG.

Ces premiers perçages latéraux (106) sont inclinés par rapport à l'axe de l'arbre (1) d'un angle compris entre 35 et 55°, préférentiellement 45°, en direction de la culasse.These first lateral holes (106) are inclined relative to the axis of the shaft (1) by an angle of between 35 and 55 °, preferably 45 °, towards the cylinder head.

Ces trois cavités (103 à 105) présentent chacune, sur leur paroi latérale, un deuxième perçage latéral radial (112 à 114) incliné par rapport à l'axe de l'arbre (1) dans la direction opposée à la culasse d'un angle compris entre 0° et 60°, et débouchant dans la cavité centrale (118).These three cavities (103 to 105) each have, on their lateral wall, a second radial lateral bore (112 to 114) inclined relative to the axis of the shaft (1) in the direction opposite to the cylinder head of a angle between 0 ° and 60 °, and opening into the central cavity (118).

Ces deuxièmes perçages (112 à 114) constituent des conduits d'alimentation en huile du joint de bout d'arbre (115) ainsi que du palier (116) et de la butée axiale (117).These second bores (112 to 114) constitute oil supply conduits for the shaft end seal (115) as well as the bearing (116) and the axial abutment (117).

Le fond (102) présente par ailleurs une sortie d'arbre (118) centrale dont la surface tubulaire intérieure est usinée pour recevoir le palier (116) et la butée axiale (117), le joint de bout d'arbre (115) et éventuellement un deuxième joint de bout d'arbre (119). L'espace annulaire (120) compris entre les joints (115, 119) constitue une chambre de mise à l'air permettant d'éviter la contamination par le fluide de travail contenu dans la machine de l'intérieur du moteur à combustion sur lequel est montée la machine de détente.The bottom (102) further has a central shaft outlet (118) whose inner tubular surface is machined to receive the bearing (116) and the axial stop (117), the shaft end seal (115) and optionally a second shaft end seal (119). The annular space (120) between the seals (115, 119) constitutes a vent chamber to prevent contamination by the working fluid contained in the machine from inside the combustion engine on which is mounted the relaxation machine.

Cette chambre (120) est percée par un évent (32) débouchant à l'extérieur, dans la partie basse de la chambre annulaire, lorsque la machine est montée sur un moteur, pour permettre l'évacuation d'éventuelles fuites de fluide de travail, ou d'huile moteur.This chamber (120) is pierced by a vent (32) opening on the outside, in the lower part of the annular chamber, when the machine is mounted on a motor, to allow the evacuation of any leaks of working fluid. , or engine oil.

Les joints (115, 119) sont des joints à lèvres annulaires, les lèvres étant orientées en directions opposées à la chambre (120) pour favoriser l'étanchéité de la machine par rapport au fluide de travail d'une part et l'étanchéité du moteur par rapport à l'huile du moteur d'autre part. Ainsi, la chambre (120) forme un volume de récupération des fluides venant de la machine ou du moteur, pour les évacuer vers l'extérieur, et éviter la pénétration d'un fluide venant de la machine dans le moteur, et vice et versa.The seals (115, 119) are annular lip seals, the lips being oriented in opposite directions to the chamber (120) to promote the sealing of the machine with respect to the working fluid on the one hand and the tightness of the motor compared to the engine oil on the other hand. Thus, the chamber (120) forms a volume for recovering fluids coming from the machine or the motor, to evacuate them to the outside, and to prevent the penetration of a fluid coming from the machine into the engine, and vice versa .

Le joint (115) est réalisé en polytétrafluoroéthylène (PTFE), par exemple un joint à lèvre commercialisé sous la référence BEKA 804 ou BEKA 806 par la société FranceJoint (noms commerciaux).The seal (115) is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), for example a lip seal sold under the reference BEKA 804 or BEKA 806 by the company FranceJoint (trade names).

Le carter (100) présente sur une paroi latérale un orifice d'échappement (33) entouré par une bride (121) formant une surface de réception annulaire pour recevoir un joint d'étanchéité.The housing (100) has on an side wall an exhaust port (33) surrounded by a flange (121) forming an annular receiving surface for receiving a seal.

Deux filetages (122, 123) permettent de recevoir des vis de fixation d'une bride d'un conduit d'échappement. Cette bride (121) est située dans la moitié inférieure basse de la machine de détente lorsque celle-ci est montée sur le moteur à combustion interne. Sa position exacte est déterminée en fonction du moteur, pour faciliter le raccordement au condenseur du cycle de Rankine.Two threads (122, 123) allow to receive screws for fixing a flange of an exhaust duct. This flange (121) is located in the lower lower half of the expansion machine when it is mounted on the internal combustion engine. Its exact position is determined by the engine, to facilitate connection to the Rankine cycle condenser.

La partie intérieure du carter (100) présente par ailleurs plusieurs bossages semi-cylindriques (124, 125, 126) orientés longitudinalement, recevant un taraudage destiné à la fixation de la culasse (800).The inner portion of the casing (100) also has a plurality of semi-cylindrical bosses (124, 125, 126) oriented longitudinally, receiving a tapping for fixing the cylinder head (800).

Ces bossages (124, 125, 126) sont placés dans le circuit de circulation de vapeur chargée d'huile issue de la culasse via les lumières (38, 39). Cette vapeur circule avec une composante rotative, imprimée par la rotation du plateau incliné (2). Ce mouvement conduit à une force centrifuge tendant à entraîner les particules d'huile vers la paroi intérieure du carter. Les bossages (124, 125, 126) arrêtent partiellement la trajectoire circulaire des particules d'huile arrivant à la surface du carter, et les guident en direction du fond (102) du carter (100). L'huile récupérée sur le fond (102) vient ainsi alimenter les cavités (103 à 105), et s'écoule par les conduits (112 à 114) pour lubrifier notamment les guides des pistons (401) ainsi que les rainures (402, 502,) le joint (115), le palier (116) et la butée (117).These bosses (124, 125, 126) are placed in the oil-laden vapor circulation circuit from the cylinder head via the slots (38, 39). This vapor circulates with a rotating component, printed by the rotation of the inclined plate (2). This movement leads to a centrifugal force tending to drive the oil particles to the inner wall of the housing. The bosses (124, 125, 126) partially stop the circular path of the oil particles arriving at the surface of the housing, and guide them towards the bottom (102) of the housing (100). The oil recovered on the bottom (102) thus feeds the cavities (103 to 105), and flows through the conduits (112 to 114) to lubricate in particular the piston guides (401) and the grooves (402, 502,) the seal (115), the bearing (116) and the stop (117).

Il est à noter que le corps des pistons (401, 501) joue un rôle similaire de collecte d'huile, étant interposés sur la trajectoire circulaire des particules d'huile, et guidant une partie de l'huile collectée vers les cavités (103 à 105) .It should be noted that the body of the pistons (401, 501) plays a similar role of collecting oil, being interposed on the circular path of the oil particles, and guiding a portion of the collected oil towards the cavities (103). at 105).

La bride (101) entoure le carter (100) pour former une surface transversale de réception d'un joint (130).The flange (101) surrounds the housing (100) to form a transverse surface for receiving a seal (130).

Cette surface présente des taraudages répartis sur la périphérie pour recevoir les vis assurant la fixation avec le couvre-culasse (200), présentant une bride (201) complémentaire.This surface has threads distributed over the periphery to receive the screws for fixing with the cylinder head cover (200), having a flange (201) complementary.

Le joint (130) est un joint torique en fluoroélastomère, par exemple en VITON (nom commercial) ou en EPDM (éthylène-propylène-diène monomère).The seal (130) is a fluoroelastomer O-ring, for example VITON (trade name) or EPDM (ethylene-propylene-diene monomer).

La surface de jonction entre le carter (100) et le couvre-culasse (200) se situe dans la zone de la machine où se trouve le plateau (2), et dans laquelle la vapeur est échappée par les lumières d'échappement (38). Il s'agit d'une zone basse-pression à basse température relativement au reste de la machine, ce qui permet d'utiliser des joints en élastomère peu coûteux, plutôt que des joints résistant à de fortes températures.The joint area between the housing (100) and the cylinder head cover (200) lies in the area of the machine where the plate (2) is located, and in which the vapor is escaped by the exhaust ports (38). ). This is a low-pressure zone at low temperatures relative to the rest of the machine, allowing the use of inexpensive elastomeric seals rather than high temperature resistant seals.

Alternativement, le joint peut être déposé non pas sur la surface transversale de la bride (101), mais entourer une surface tubulaire (montage dit « en piston »).Alternatively, the seal may be deposited not on the transverse surface of the flange (101), but surround a tubular surface (assembly called "piston").

La surface extérieure du fond (102) présente des moyens de fixation sur le moteur à combustion interne, par exemple au niveau d'une prise de force et en particulier la prise de mouvement arrière, prévue sur le moteur à combustion interne. L'arbre (1) présente des moyens d'accouplement au moteur, par exemple une combinaison parmi les éléments suivants: roue libre, embrayage, amortisseur de vibration, engrenage, poulie.The outer surface of the bottom (102) has fastening means on the internal combustion engine, for example at a power take-off and in particular the rear power take-off, provided on the internal combustion engine. The shaft (1) has means for coupling to the motor, for example a combination of the following elements: freewheel, clutch, vibration damper, gear, pulley.

La surface intérieure de la jupe périphérique du carter présente des logements (131, 132, 133) pour le positionnement de capteurs, par exemple de capteurs de température, de pression ou de position du plateau.The inner surface of the peripheral skirt of the casing has housings (131, 132, 133) for positioning sensors, for example temperature, pressure or plateau position sensors.

Description détaillée du guidage des pistonsDetailed description of the piston guide

La figure 3 illustre le guidage des pistons. La forme du piston illustrée par la figure 3 diffère de celle illustrée par la figure 1, correspondant à une variante de réalisation en ce qui concerne ce détail. La description portera sur un seul piston (400), étant entendu que les autres pistons (500) sont identiques.Figure 3 illustrates the guidance of the pistons. The shape of the piston illustrated in Figure 3 differs from that illustrated in Figure 1, corresponding to an alternative embodiment with respect to this detail. The description will relate to a single piston (400), it being understood that the other pistons (500) are identical.

Le piston (400) est constitué de deux pièces, à savoir le corps de piston (401) et la tête du piston (403), reliés par une vis (404) ou par tout autre moyen connu, par exemple par frettage.The piston (400) consists of two parts, namely the piston body (401) and the piston head (403), connected by a screw (404) or by any other known means, for example by hooping.

La tête (403) est entourée par un segment d'étanchéité (405), par exemple en fonte.The head (403) is surrounded by a sealing segment (405), for example cast iron.

Le corps (401) est surmonté, du côté de la tête (403), d'une couronne annulaire (406).The body (401) is surmounted, on the side of the head (403), an annular ring (406).

Cette couronne annulaire (406) assure le guidage de la tête et reprend les efforts de guidage de l'ensemble du piston (400). Elle délimite également un volume creux (407) entre la surface frontale de la tête (403) et la surface frontale du corps (401), constituant une zone d'isolation thermique. Ce volume creux (407) présente un perçage (420) débouchant dans la zone d'échappement pour permettre l'évacuation de la phase liquide du fluide de travail.This annular ring (406) provides guiding of the head and resumes the guide forces of the entire piston (400). It also defines a hollow space (407) between the front surface of the head (403) and the front surface of the body (401), constituting a zone of thermal insulation. This hollow volume (407) has a bore (420) opening into the exhaust zone to allow the evacuation of the liquid phase of the working fluid.

La tête (403) est entourée par une jupe annulaire (408) assurant le guidage par rapport à la chemise (409) de la culasse (800 ) . L'autre extrémité du piston (400) présente également une jupe de guidage annulaire (410) délimitant une cavité (411) ouverte permettant d'éviter la compression de vapeur entre le corps du piston (401) et le fond de la cavité (103) du carter (100). La section ouverte représente environ 60% de la section transversale du corps (401).The head (403) is surrounded by an annular skirt (408) providing guiding relative to the liner (409) of the yoke (800). The other end of the piston (400) also has an annular guide skirt (410) defining an open cavity (411) for preventing vapor compression between the piston body (401) and the bottom of the cavity (103). ) of the housing (100). The open section represents about 60% of the cross section of the body (401).

Le guidage du piston est ainsi assuré de part et d'autre du plateau (2) permettant une réduction des efforts de guidage mais également permettant de placer l'échappement (33) au plus près du côté de l'admission (20), ce qui facilite l'intégration de la machine de détente dans un véhicule.The guide of the piston is thus ensured on both sides of the plate (2) allowing a reduction of the guiding forces but also making it possible to place the exhaust (33) as close as possible to the side of the intake (20). which facilitates the integration of the relaxation machine in a vehicle.

Comme déjà exposé, le corps (401) présente une rainure longitudinale (402) dans laquelle vient glisser la goupille anti-rotation (109) solidaire du carter (100).As already explained, the body (401) has a longitudinal groove (402) in which is slid the anti-rotation pin (109) integral with the housing (100).

La coopération entre le piston (400) et le plateau (2) est assurée de manière connue par des patins présentant une forme de calotte sphérique (412, 413) disposés de part et d'autre du plateau.The cooperation between the piston (400) and the plate (2) is provided in known manner by pads having a spherical cap shape (412, 413) disposed on either side of the plate.

Les patins (412, 413) sont réalisés en acier de type 100Cr6 (selon la désignation proposée par la norme AFNOR EN 10027).The pads (412, 413) are made of 100Cr6 type steel (according to the designation proposed by the AFNOR EN 10027 standard).

Le patin (412) situé du coté de la tête de piston (403) fait optionnellement l'objet d'un traitement de surface de type carbone amorphe appelé DLC («diamond like carbon » en anglais).The pad (412) located on the side of the piston head (403) is optionally subjected to an amorphous carbon type surface treatment called DLC ("diamond like carbon" in English).

Le corps de piston (401) est réalisé en acier forgé ou en fonte à graphite sphéroïdal, faisant l'objet ensuite d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation. Il peut aussi être réalisé en aluminium forgé, suivi d'un traitement de surface par oxydation anodique.The piston body (401) is made of forged steel or spheroidal graphite cast iron, then subjected to nitriding surface treatment in a salt bath followed by an oxidation phase. It can also be made of forged aluminum, followed by a surface treatment by anodic oxidation.

La tête de piston (403) est réalisée en fonte à graphite sphéroïdal ou en acier, avec application d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation.The piston head (403) is made of spheroidal graphite cast iron or steel, with the application of a nitriding surface treatment in a salt bath followed by an oxidation phase.

Le plateau (2) est réalisé en fonte à graphite sphéroïdal, faisant ensuite l'objet d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation.The plate (2) is made of spheroidal graphite iron, which is then surface-treated by nitriding in a bath of salts followed by an oxidation phase.

Alternativement, le plateau est réalisé en acier forgé faisant l'objet d'un traitement de type DLC sur au moins sa face plane du coté des cylindres.Alternatively, the plate is made of forged steel subjected to a treatment of the DLC type on at least its plane face on the side of the cylinders.

Description détaillée de la culasseDetailed description of the cylinder head

Les figures 4 et 5 représentent des vues en perspective de la culasse respectivement d'extérieur et d'intérieur.Figures 4 and 5 show perspective views of the yoke respectively outside and inside.

La culasse (800) est réalisée par moulage d'une fonte à graphite sphéroïdal, usinage puis traitement de surface par nitruration dans un bain de sels avec une étape additionnelle d'oxydation.The cylinder head (800) is made by molding a spheroidal graphite cast iron, machining and nitriding surface treatment in a salt bath with an additional oxidation step.

La culasse (800) présente trois cavités (414, 514, 614) dans lesquelles viennent s'insérer les chemises tubulaires (409, 509, 609) ouvertes aux deux extrémités frontales. Les cavités (414, 514, 614) sont borgnes, chacune présentant deux orifices, à savoir un orifice d'échappement oblong (415, 515, 615) et un orifice d'admission (416, 516, 616) .The yoke (800) has three cavities (414, 514, 614) in which are inserted the tubular sleeves (409, 509, 609) open at both ends. The cavities (414, 514, 614) are blind, each having two orifices, namely an oblong exhaust port (415, 515, 615) and an inlet port (416, 516, 616).

Un joint plat (417) visible sur la figure 3 assure l'étanchéité entre la surface frontale de la chemise (409) et le fond de la cavité (414).A flat seal (417) visible in FIG. 3 seals between the front surface of the liner (409) and the bottom of the cavity (414).

La chemise (409) présente une gorge annulaire (418) permettant de définir, avec la paroi intérieure de la cavité (414) un espace annulaire formant une isolation thermique. Optionnellement, cet espace peut être parcouru par un flux de vapeur chaude. A cet effet, les cavités (414, 514, 614) présentent une première série de perçages latéraux (419, 519, 619) et d'une deuxième série de perçages latéraux non visibles sur les figures, disposés de part et d'autre d'un plan longitudinal médian. D'autres perçages (824, 825, 826) peuvent être prévus pour permettre l'évacuation par gravité de l'huile qui s'accumule dans la zone annulaire (418, 518, 618) de la culasse (800). A cet effet, les perçages (824, 825, 826) sont prévus dans les parties basses lorsque la machine est montée sur le moteur à combustion interne.The jacket (409) has an annular groove (418) for defining, with the inner wall of the cavity (414) an annular space forming a thermal insulation. Optionally, this space can be traversed by a hot steam flow. For this purpose, the cavities (414, 514, 614) have a first series of lateral bores (419, 519, 619) and a second series of lateral bores not visible in the figures, arranged on both sides of the bores. a median longitudinal plane. Other holes (824, 825, 826) may be provided to allow gravity discharge of the oil which accumulates in the annular zone (418, 518, 618) of the cylinder head (800). For this purpose, the holes (824, 825, 826) are provided in the lower parts when the machine is mounted on the internal combustion engine.

Le perçage central (801) est destiné au passage de 1'arbre (1).The central bore (801) is for the passage of the shaft (1).

Ce passage (1) présente une zone de portage d'un roulement conique (617) visible sur la figure 3.This passage (1) has a bearing area of a conical bearing (617) visible in FIG. 3.

Le fond (802) de la culasse (800) présente par ailleurs des perçages (803 à 805) servant à la fixation de la culasse (800) sur le carter par des vis pénétrant dans les taraudages prévus dans les bossages (124 à 126). L'orifice (806) constitue la sortie d'un conduit interne de dérivation (« by-pass ») assurant la purge du liquide stagnant dans la machine à l'arrêt.The bottom (802) of the cylinder head (800) also has holes (803 to 805) for fixing the cylinder head (800) on the housing by screws penetrating into the threads provided in the bosses (124 to 126). . The orifice (806) constitutes the output of an internal bypass duct ensuring the purging of the stagnant liquid in the machine at standstill.

Le fond (802) présente également trois lumières (807 à 809) destinées au passage de la vapeur échappée par les conduits d'échappement (415, 515 et 615). A proximité de l'orifice (806), la culasse (800) présente une paroi (810) s'étendant radialement, dans un plan longitudinal, entre la face frontale transversale (802) et le plateau transversal intermédiaire (811). Cette paroi (810) cloisonne la circulation de vapeur dans le circuit de dérivation qui sera décrit plus en détail dans ce qui suit. Elle présente un perçage (822) destiné à éviter l'accumulation d'huile dans une partie de la machine.The bottom (802) also has three lights (807 to 809) for the passage of steam escaped by the exhaust ducts (415, 515 and 615). Near the orifice (806), the yoke (800) has a wall (810) extending radially in a longitudinal plane between the transverse end face (802) and the intermediate transverse plate (811). This wall (810) partitions the flow of steam in the bypass circuit which will be described in more detail in the following. It has a bore (822) for preventing the accumulation of oil in a part of the machine.

Le plateau transversal intermédiaire (811) est entouré par un joint périphérique (812). Ce joint (812) est un joint plat, en polytétrafluoroéthylène expansé dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 4 millimètres.The intermediate transverse plate (811) is surrounded by a peripheral seal (812). This seal (812) is a flat gasket, expanded polytetrafluoroethylene whose thickness is between 1 and 4 millimeters.

Ce plateau (811) est surmonté d'une couronne annulaire (813) présentant à son extrémité une bordure périphérique (814) entourée par un joint d'étanchéité (815). Ce joint (815) est également un joint plat, en polytétrafluoroéthylène expansé dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 4 millimètres. L'espace annulaire compris entre les joints (812) et (815) constitue la zone haute-pression reliée à l'admission (20) et débouchant, via les soupapes d'admission (11), dans les chambres d'expansion délimitées par les chemises (409, 509, 609), le fond des cavités (414, 514, 614) et la tête des pistons (403 ) .This plate (811) is surmounted by an annular ring (813) having at its end a peripheral edge (814) surrounded by a seal (815). This seal (815) is also a flat gasket, expanded polytetrafluoroethylene whose thickness is between 1 and 4 millimeters. The annular space between the seals (812) and (815) constitutes the high-pressure zone connected to the inlet (20) and opening, via the inlet valves (11), into the expansion chambers delimited by the jackets (409, 509, 609), the bottom of the cavities (414, 514, 614) and the head of the pistons (403).

Cet espace annulaire est étanché par les 2 joints plats (812 et 815) lorsque le couvre-culasse (200) est amené axialement et est positionné sur le carter (100). La liaison entre le couvre-culasse (200) et le carter (100) est également étanché par le joint torique (130).This annular space is sealed by the two flat seals (812 and 815) when the cylinder head cover (200) is brought axially and is positioned on the housing (100). The connection between the cylinder head cover (200) and the housing (100) is also sealed by the O-ring (130).

Ces étanchéités simultanées sur des plans de joints de hauteur différentes est permise grâce aux propriétés de compressibilité du polytétrafluoroéthylène expansé ainsi qu'au choix judicieux de l'épaisseur des joints plats (812, 815) .These simultaneous seals on different pitch planes are allowed due to the compressibility properties of expanded polytetrafluoroethylene and the judicious choice of the thickness of the flat seals (812, 815).

La couronne annulaire (813) délimite, avec une paroi interne (817) complémentaire, une chambre d'isolation thermique (816) de forme annulaire.The annular ring (813) delimits, with a complementary inner wall (817), a thermal insulation chamber (816) of annular shape.

La paroi interne (817) est percée par trois conduits d'échappement (818 à 820) qui sont reliés d'un coté à l'orifice d'échappement (415, 515, 615) et de l'autre coté à des lumières (821) qui sont obturables par les soupapes d'échappement (12).The inner wall (817) is pierced by three exhaust ducts (818 to 820) which are connected on one side to the exhaust port (415, 515, 615) and on the other side to lights ( 821) which are closable by the exhaust valves (12).

Ces conduits d'échappement (818 à 82 0) sont refermés par le couvre-culasse (200) pour former un conduit d'échappement entre les zones d'expansion et les orifices d'échappement (821).These exhaust ducts (818 to 82 0) are closed by the cylinder head cover (200) to form an exhaust duct between the expansion zones and the exhaust ports (821).

Les soupapes d'admission (11) et les soupapes d'échappement (12) sont des soupapes à tige, mobiles selon des directions sensiblement radiales, sous l'action des cames (5, 6) situées sur l'arbre (1).The intake valves (11) and the exhaust valves (12) are stem valves movable in substantially radial directions under the action of the cams (5, 6) on the shaft (1).

Les soupapes d'échappement (12) sont disposées angulairement entre les pistons (400, 500) de façon à optimiser l'encombrement notamment axial en utilisant l'espace disponible entre deux chemises adjacentes.The exhaust valves (12) are arranged angularly between the pistons (400, 500) so as to optimize the axial space in particular by using the space available between two adjacent jackets.

Le conduit de soupape (11) d'admission relie la zone haute-pression à la zone d'expansion via l'orifice (416, 516, 616).The intake valve duct (11) connects the high pressure zone to the expansion zone via the orifice (416, 516, 616).

La paroi (817) est percée par au moins un perçage (823) d'un diamètre inférieur à 4 mm, qui débouche dans la zone isolante (816) pour éviter l'accumulation d'huile et pour maintenir la zone isolante (816) à basse pression.The wall (817) is pierced by at least one bore (823) having a diameter of less than 4 mm, which opens into the insulating zone (816) to prevent the accumulation of oil and to maintain the insulating zone (816) at low pressure.

La culasse présente un circuit de dérivation partant de la zone haute-pression, via un passage de dérivation formé dans le couvre-culasse (200) commandé par une vanne ( 9 ) .The cylinder head has a bypass circuit from the high pressure zone via a bypass passage formed in the cylinder head cover (200) controlled by a valve (9).

Ce conduit débouche dans une zone définie entre le couvre-culasse (200), le plateau intermédiaire (811) et le plateau frontal (802). En fonctionnement en mode dérivation, vanne (9) ouverte, la vapeur qui circule dans cette zone traverse successivement les espaces annulaires (418), dans lesquels ils pénètrent par l'un des orifices (419, 519, 619) et ressort par l'autre orifice opposé.This conduit opens into an area defined between the cylinder head cover (200), the intermediate plate (811) and the front plate (802). In operation in bypass mode, valve (9) open, the vapor flowing in this zone passes successively through the annular spaces (418), into which they enter through one of the orifices (419, 519, 619) and exit through the other opposite orifice.

La vapeur débouche ensuite, après ce circuit, dans l'orifice (806 ) .The vapor then opens, after this circuit, into the orifice (806).

Description détaillée du couvre-culasseDetailed description of the cylinder head cover

La figure 6 représente une vue en perspective intérieure du couvre-culasse.Figure 6 shows an interior perspective view of the cylinder head cover.

Dans l'exemple décrit, le couvre-culasse (200) est une pièce creuse réalisée en fonte, notamment une fonte à graphite sphéroïdal résistant à l'éthanol.In the example described, the cylinder head cover (200) is a hollow piece made of cast iron, in particular an ethanol resistant spheroidal graphite cast iron.

La pièce est réalisée par fonderie dans un moule et usinage des différents orifices et cavités, puis fait l'objet d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation.The part is made by casting in a mold and machining of the various orifices and cavities, then is subjected to a nitriding surface treatment in a salt bath followed by an oxidation phase.

Le fond (202) présente un palier de guidage (203) de l'arbre (1), non traversant. Le fond (202) est entouré par une jupe périphérique (204) présentant une bride (201) comme mentionné précédemment.The bottom (202) has a guide bearing (203) of the shaft (1), not traversing. The bottom (202) is surrounded by a peripheral skirt (204) having a flange (201) as previously mentioned.

Le fond (202) est prolongé par des lames (205 à 207) érigées perpendiculairement au fond (202), selon des plans perpendiculaires à des directions radiales. Les extrémités de ces lames (205 à 207) présentent une surface incurvée (208 à 210) fermant les conduits d'échappement (818, 819, 820). La forme de cette surface (208 à 210) est configurée pour réduire le volume du conduit d'échappement (818, 819, 82 0) tout en limitant les pertes de charge. Le rayon de courbure de cette forme concave est adaptatif pour définir une section d'échappement sensiblement constante.The bottom (202) is extended by blades (205 to 207) erected perpendicularly to the bottom (202), in planes perpendicular to radial directions. The ends of these blades (205 to 207) have a curved surface (208 to 210) closing the exhaust ducts (818, 819, 820). The shape of this surface (208 to 210) is configured to reduce the volume of the exhaust duct (818, 819, 82 0) while limiting the pressure drops. The radius of curvature of this concave shape is adaptive to define a substantially constant exhaust section.

Des nervures (212) assurent la rigidité du fond (202) pour éviter des déformations résultant de la pression de vapeur.Ribs (212) provide stiffness of the bottom (202) to prevent deformations resulting from the vapor pressure.

Le fond (202) présente deux rainures (213, 214) dans lesquelles viennent se loger des joints d'étanchéité, pour délimiter la zone de haute pression et la zone d'isolation thermique (816).The bottom (202) has two grooves (213, 214) in which are housed seals, to define the high pressure zone and the thermal insulation zone (816).

La surface inférieure du couvre-culasse (200) présente par ailleurs un épaulement (215) périphérique formant une surface d'appui transversal contre laquelle vient s'appuyer la surface transversale (811) de la culasse.The lower surface of the cylinder head cover (200) further has a shoulder (215) peripheral forming a transverse bearing surface against which rests the transverse surface (811) of the cylinder head.

Un joint d'étanchéité (812) est disposé entre ces deux surfaces.A seal (812) is disposed between these two surfaces.

Le plateau (215) est traversé par un orifice (828) débouchant dans un logement recevant la vanne de dérivation (9). Cette vanne (9) commande l'ouverture ou la fermeture d'un orifice (829) débouchant dans la zone haute-pression. L'un et/ou l'autre de ces orifices (828, 829) présente une section restreinte ayant une section 4 à 12 fois plus petite que l'orifice d'admission (20) afin de produire intentionnellement en fonctionnement en mode dérivation (par exemple pour la purge du liquide contenu dans la machine à l'arrêt) une perte de charge adéquate.The plate (215) is traversed by a hole (828) opening into a housing receiving the bypass valve (9). This valve (9) controls the opening or closing of an orifice (829) opening into the high-pressure zone. One and / or the other of these orifices (828, 829) has a restricted section having a section 4 to 12 times smaller than the inlet (20) to intentionally produce in operation in bypass mode ( for example for purging the liquid contained in the machine at a stop) adequate pressure drop.

Le couvre-culasse (200) comprend également le raccord d'admission (20).The cylinder head cover (200) also includes the intake fitting (20).

Sur la figure 1, le couvre-culasse (200) comprend également une pompe à huile (818) optionnelle, par exemple une pompe à huile trochoïdale.In FIG. 1, the cylinder head cover (200) also comprises an optional oil pump (818), for example a trochoidal oil pump.

Selon cette option, la pompe à huile (34) sert à la circulation d'huile, pour lubrifier les paliers, la butée, les joints, le plateau incliné et les cames, en passant par des perçages radiaux sur l'arbre débouchant sur un canal traversant longitudinalement l'arbre (1). Dans ce cas, une alimentation externe en huile de la pompe est prévue.According to this option, the oil pump (34) is used for the circulation of oil, to lubricate the bearings, the abutment, the joints, the inclined plate and the cams, via radial bores on the shaft opening on a canal running longitudinally through the shaft (1). In this case, an external oil supply to the pump is provided.

Optionnellement, la surface intérieure du couvre-culasse peut également présenter des logements pour recevoir un ou plusieurs capteurs tels que des capteurs de pression instantanée dans les cylindres, des capteurs de pression de la zone haute pression, des capteurs de la pression d'huile lorsqu'il existe une pompe à huile ou des capteurs de température.Optionally, the inner surface of the cylinder head cover may also have housings for receiving one or more sensors such as instantaneous pressure sensors in the cylinders, pressure sensors of the high pressure zone, sensors for the oil pressure when There is an oil pump or temperature sensors.

Optionnellement le couvre-culasse (200) comprend une soupape de sécurité entre la zone haute-pression et le conduit de dérivation, cette soupape s'ouvrant lorsque la différence de pression de la vapeur entre la zone haute-pression et le conduit de dérivation dépasse une valeur seuil, par exemple 40 ou 45 bars.Optionally the cylinder head cover (200) comprises a safety valve between the high-pressure zone and the bypass duct, this valve opening when the pressure difference of the steam between the high-pressure zone and the bypass duct exceeds a threshold value, for example 40 or 45 bar.

Description détaillée de la distributionDetailed description of the distribution

Les figures 7 et 8 représentent respectivement une vue en perspective de la distribution, sans la culasse et une vue en coupe partielle. L'arbre (1) présente des cames (5, 6) actionnant les soupapes d'admission (11) et les soupapes d'échappement (12).Figures 7 and 8 respectively show a perspective view of the distribution, without the cylinder head and a partial sectional view. The shaft (1) has cams (5, 6) actuating the intake valves (11) and the exhaust valves (12).

Les soupapes d'échappement (12) sont des soupapes à tige, dont la figure 9 représente une vue en coupe transversale.The exhaust valves (12) are stem valves, of which Figure 9 is a cross-sectional view.

La partie mobile de la soupape (12) est constituée par une tête (50) prolongée par une tige (51), elle-même prolongée par un corps cylindrique (52) présentant une zone annulaire conique d'appui (53) contre le siège (827) présentant lui-même une surface d'appui conjuguée.The movable portion of the valve (12) is constituted by a head (50) extended by a rod (51), itself extended by a cylindrical body (52) having a conical annular support zone (53) against the seat (827) itself having a mating bearing surface.

La tête (50) comprend une pastille de réglage (54) dont l'épaisseur est choisie pour rattraper les tolérances de fabrication des cames et de la soupape, et garantir un jeu d'environ 75 microns entre le rayon de base de la came et la soupape en position fermée, où la surface annulaire (53) est en appui contre le siège (827).The head (50) comprises an adjusting pad (54) whose thickness is chosen to make up the manufacturing tolerances of the cams and the valve, and to guarantee a play of about 75 microns between the base radius of the cam and the valve in the closed position, where the annular surface (53) bears against the seat (827).

La came (5), en tournant avec l'arbre (1), vient balayer une surface rectangulaire sur la pastille (54). Le diamètre de ladite pastille (54) est donc adapté pour que cette surface rectangulaire soit inscrite dans la surface de la pastille afin d'éviter, en fonctionnement, l'interruption du film d'huile entre came (5) et pastille (54) et maîtriser ainsi l'usure de ces pièces.The cam (5), rotating with the shaft (1), sweeps a rectangular surface on the wafer (54). The diameter of said wafer (54) is therefore adapted so that this rectangular surface is inscribed in the surface of the wafer in order to avoid, in operation, the interruption of the film of oil between the cam (5) and the wafer (54) and thus control the wear of these parts.

La partie fixe de la soupape (12) est constituée par une embase (55) dont la section extérieure est complémentaire de la section intérieure du corps cylindrique (53) pour permettre un débattement axial de ladite partie mobile de la soupape (12). Un ressort (56) est inséré dans le corps cylindrique (53), et vient en appui d'une part contre le fond transversal (57) du corps cylindrique (53) et contre un épaulement (58) de l'embase (55) d'autre part. L'embase (55) présente un conduit (59) pour l'échappement des gaz accumulés à l'intérieur du corps cylindrique (53).The fixed portion of the valve (12) is constituted by a base (55) whose outer section is complementary to the inner section of the cylindrical body (53) to allow axial movement of said movable portion of the valve (12). A spring (56) is inserted in the cylindrical body (53), and abuts against the transverse bottom (57) of the cylindrical body (53) and against a shoulder (58) of the base (55). on the other hand. The base (55) has a duct (59) for exhausting gases accumulated inside the cylindrical body (53).

Les soupapes d'échappement (12) sont introduites radialement dans la culasse (800), depuis une ouverture prévue à la surface périphérique extérieure de la culasse. Lorsqu'elles sont en place, elles sont immobilisées par un segment d'arrêt (60).The exhaust valves (12) are radially introduced into the cylinder head (800) from an opening provided at the outer peripheral surface of the cylinder head. When in place, they are immobilized by a stop segment (60).

Pour assurer le réglage de la soupape, on introduit d'abord la partie mobile de la soupape (12) jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre le siège (827).To adjust the valve, the movable portion of the valve (12) is first introduced until it abuts the seat (827).

On détermine alors la distance entre la pastille (54) et la surface de la came en position de fermeture. Pour cela, on introduit entre la surface de la came et la pastille (54) une série de cales calibrées d'épaisseurs différentes.The distance between the pellet (54) and the surface of the cam in the closed position is then determined. For this, is introduced between the surface of the cam and the wafer (54) a series of calibrated shims of different thicknesses.

On remplace ensuite la pastille originelle par une pastille d'épaisseur adaptée pour obtenir un jeu nominal, par exemple 75 microns.The original chip is then replaced by a chip of suitable thickness to obtain a nominal clearance, for example 75 microns.

Alternativement, la partie mobile peut présenter une partie discale dont la zone périphérique opposée à la tête constitue la surface d'appui sur le siège, cette partie discale étant prolongée par une tige. L'embase présente dans ce cas un prolongement tubulaire de guidage de cette tige. Le ressort entoure ce prolongement tubulaire et vient en appui d'une part contre la surface arrière de la partie discale et d'autre part sur un épaulement ou sur le pied de l'embase.Alternatively, the movable portion may have a disc portion whose peripheral zone opposite the head constitutes the bearing surface on the seat, this disc portion being extended by a rod. In this case, the base has a tubular extension for guiding this rod. The spring surrounds this tubular extension and abuts on the one hand against the rear surface of the disc portion and on the other hand on a shoulder or on the base of the base.

Les soupapes d'admission (11) sont des soupapes à tige, dont la figure 10 représente une vue en coupe transversale.The intake valves (11) are stem valves, of which Figure 10 is a cross-sectional view.

Le guide de soupape (61) est fretté dans un logement traversant radial prévu dans la culasse. Ce guide de soupape (61) présente un alésage traversant pour le guidage de la tige (62) de la soupape.The valve guide (61) is shrunk into a radial through housing provided in the cylinder head. This valve guide (61) has a through bore for guiding the stem (62) of the valve.

Cette tige (62) présente à son extrémité une tête (63) prolongée par un ergot (64). L'extrémité opposée présente une coupelle (65) enchâssée sur la queue de soupape (66). Cette coupelle (65) forme une surface d'appui d'un ressort (67) dont l'autre extrémité vient en appui contre le fond (68) du guide de soupape (61).This rod (62) has at its end a head (63) extended by a lug (64). The opposite end has a cup (65) encased on the valve stem (66). This cup (65) forms a bearing surface of a spring (67) whose other end abuts against the bottom (68) of the valve guide (61).

La soupape (11) comporte en outre un poussoir (69) de forme cylindrique, avec des méplats (72) diamétralement opposés. Ces méplats (72) sont ajourés pour le passage d'une pastille de réglage (70) positionnée entre la queue de la soupape (66) et le poussoir (69).The valve (11) further comprises a pusher (69) of cylindrical shape, with flats (72) diametrically opposed. These flats (72) are perforated for the passage of a setting pad (70) positioned between the tail of the valve (66) and the pusher (69).

Le poussoir (69) est guidé par le guide de soupape (61) à l'intérieur duquel il se déplace axialement.The pusher (69) is guided by the valve guide (61) within which it moves axially.

Il est arrêté en rotation par une clavette (71) disposée entre le guide de soupape (61) et le poussoir (69), ou par le méplat (72) venant en contact avec la culasse (800) ou le couvre-culasse (200) présentant à cet effet des logements de section complémentaire non circulaire.It is stopped in rotation by a key (71) disposed between the valve guide (61) and the pusher (69), or by the flat (72) coming into contact with the cylinder head (800) or the cylinder head cover (200). ) having for this purpose housings of complementary non-circular section.

Le réglage de jeu est réalisé avec la soupape en position de fermeture. On mesure la distance entre le poussoir (69) et la came avec des cales calibrées, et on remplace la pastille originelle (70) par une pastille dont l'épaisseur permet d'atteindre le jeu nominal, par exemple 75 microns. L'ergot (64) est un moyen de préhension permettant de forcer l'ouverture de la soupape afin de permettre le remplacement de la pastille de réglage (70). Alternativement la tête (63) peut être équipée d'un taraudage axial facilitant sa préhension et réduisant sa masse.The clearance adjustment is achieved with the valve in the closed position. The distance between the pusher (69) and the cam is measured with calibrated spacers, and the original pellet (70) is replaced by a pellet whose thickness makes it possible to reach the nominal clearance, for example 75 microns. The lug (64) is a gripping means for forcing the opening of the valve to allow the replacement of the adjustment pad (70). Alternatively the head (63) can be equipped with an axial tapping facilitating its grip and reducing its mass.

Description détaillée de la lubrificationDetailed description of lubrication

La lubrification des cames (5, 6) et des soupapes d'admission et d'échappement (11, 12) et du roulement conique (617) est assurée par la vapeur chargée d'huile provenant du conduit d'échappement (821), débouchant à proximité des cames (5, 6) .The lubrication of the cams (5, 6) and the intake and exhaust valves (11, 12) and the tapered bearing (617) is provided by the oil-laden vapor from the exhaust duct (821), opening out near the cams (5, 6).

La vapeur chargée d'huile provenant des lumières d'échappement (38) débouche dans la zone où se trouve le plateau incliné (2), ce qui assure la lubrification du plateau et des patins semi-sphériques (412, 413)The oil-laden vapor from the exhaust ports (38) opens into the area where the inclined plate (2) is located, which ensures the lubrication of the plate and the semi-spherical pads (412, 413).

La lubrification du plateau incliné et des patins semi-sphériques est améliorée par un relatif ajustement de la paroi latérale intérieure du carter (100) autour du plateau incliné et des pistons d'une part, et par une position axiale favorable de l'orifice d'échappement (33) d'autre part. L'orifice d'échappement (33), préférablement positionné au-delà du plan radial médian du plateau incliné par rapport aux lumières d'échappement (38), assure de ce fait que la vapeur chargée d'huile lubrifie en continu le plateau en le contournant dans son chemin vers l'orifice d'échappement, y compris lors des phases de fonctionnement où le circuit de dérivation est activé.The lubrication of the inclined plate and semi-spherical pads is improved by a relative adjustment of the inner side wall of the housing (100) around the inclined plate and the pistons on the one hand, and by a favorable axial position of the orifice of exhaust (33) on the other hand. The exhaust port (33), preferably positioned beyond the median radial plane of the inclined plate with respect to the exhaust ports (38), thereby ensures that the oil-laden vapor continuously lubricates the platen. bypassing it in its path to the exhaust port, including during operating phases where the bypass circuit is activated.

Comme précédemment décrit, la lubrification du palier (116), de la butée (117) et du joint de bout d'arbre (115) est assurée par la vapeur chargée d'huile passant par les conduits (112, 113, 114).As previously described, the lubrication of the bearing (116), abutment (117) and shaft end seal (115) is provided by the oil-laden vapor passing through the conduits (112, 113, 114).

Les segments (405) ainsi que la jupe (408) de la tête de piston sont lubrifiés par la vapeur chargée d'huile provenant de la chambre d'expansion.The segments (405) and the skirt (408) of the piston head are lubricated by the oil-laden vapor from the expansion chamber.

La lubrification du guide (410) de corps de piston et de la rainure (402, 502) est assurée par la vapeur chargée d'huile provenant des lumières d'échappement (38) débouchant dans la zone où se trouve le plateau incliné (2), l'huile étant ensuite acheminée le long des bossages (124, 125,126).La lubrification du siège de la soupape d'admission est assurée par la vapeur chargée d'huile provenant de l'admission de la machine.The lubrication of the piston body guide (410) and the groove (402, 502) is provided by the oil-laden vapor from the exhaust ports (38) opening into the area where the inclined plate (2) is located. ), the oil then being conveyed along the bosses (124, 125, 126). The lubrication of the seat of the intake valve is ensured by the steam charged with oil coming from the inlet of the machine.

Lois de levée des soupapesLaws of lift of the valves

La figure 11 représente les lois de levée des soupapes. L'ouverture de la soupape d'admission (théta7) débute quelques degrés (entre 25° et 5°, et de préférence 15° à 20°) avant le point mort haut (thétaO) et se termine (thétal) entre 55° et 100°, et de préférence 65° à 70° après le point mort haut.Figure 11 shows the valve lift laws. The opening of the intake valve (theta7) starts a few degrees (between 25 ° and 5 °, and preferably 15 ° to 20 °) before the top dead point (theta) and ends (theta) between 55 ° and 100 °, and preferably 65 ° to 70 ° after the top dead center.

Les lumières d'échappement sont découvertes par le piston (théta2) quelques degrés (entre 40° et 20°, et de préférence entre 30° et 35°) avant le point mort bas (théta4), de manière symétrique par rapport au point mort bas (théta4). La soupape d'échappement s'ouvre sensiblement concomitamment (théta3) avec le dégagement des lumières d'échappement et se ferment sensiblement concomitamment (théta6) avec l'ouverture de la soupape d'admission (théta7).The exhaust ports are discovered by the piston (theta2) a few degrees (between 40 ° and 20 °, and preferably between 30 ° and 35 °) before the bottom dead center (theta4), symmetrically with respect to the neutral position low (theta4). The exhaust valve opens substantially concomitantly (theta3) with the release of the exhaust ports and close substantially concomitantly (theta6) with the opening of the intake valve (theta7).

Claims (17)

Revendicationsclaims 1 - Machine de détente à pistons à cycle de Rankine, comprenant un corps extérieur présentant un orifice d'échappement et à l'intérieur duquel sont logées : - une culasse (800) définissant avec ledit corps extérieur une zone d'admission haute-pression d'un fluide de travail sous pression, - une zone d'expansion comprenant au moins une cavité (414, 514, 614), dans laquelle un piston (400, 500, 600) est mobile pour entraîner un arbre moteur (1), caractérisée en ce que ledit corps extérieur est formé de deux parties creuses (100, 200) seulement, - un carter (100) d'une part présentant un passage pour ledit arbre moteur (1) et - un couvre-culasse (200) d'autre part, formant une enveloppe creuse étanche complémentaire, présentant un orifice d'admission (20) - ladite culasse (800) étant logée au moins partiellement à l'intérieur dudit couvre-culasse (200) - le carter (100) et le couvre-culasse (200) étant assemblés par des surfaces de jointure (101, 201) complémentaires située en-dehors de ladite zone d'admission haute-pression.1 - Rankine cycle piston relaxation machine, comprising an outer body having an exhaust port and inside which are housed: - a cylinder head (800) defining with said outer body a high-pressure inlet zone a working fluid under pressure, - an expansion zone comprising at least one cavity (414, 514, 614), in which a piston (400, 500, 600) is movable to drive a motor shaft (1), characterized in that said outer body is formed of two hollow portions (100, 200) only, - a casing (100) on the one hand having a passage for said motor shaft (1) and - a cylinder head cover (200) d on the other hand, forming a complementary sealed hollow envelope, having an inlet (20) - said cylinder head (800) being housed at least partially inside said cylinder head cover (200) - the housing (100) and the cylinder head cover (200) being joined by joining surfaces (101, 201) complementing located outside of said high-pressure inlet zone. 2 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte un joint d'étanchéité torique (130) en élastomère disposé entre lesdites surfaces de jointure complémentaires (101, 201).2 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that it comprises an O-ring seal (130) of elastomer disposed between said complementary joining surfaces (101, 201). 3 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdites surfaces de jointure (101, 201) sont placées au niveau de l'échappement de la zone d'expansion, pour être refroidies par le flux de fluide d'échappement.3 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that said joining surfaces (101, 201) are placed at the exhaust of the expansion zone, to be cooled by the flow of exhaust fluid . 4 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte un joint plat (812) assurant l'étanchéité entre un épaulement périphérique de la culasse, et une surface périphérique complémentaire prévue sur le couvre-culasse.4 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that it comprises a flat seal (812) sealing between a peripheral shoulder of the cylinder head, and a complementary peripheral surface provided on the cylinder head cover. 5 - Machine de détente à pistons selon la revendication 4 caractérisée en ce que ledit joint plat (812) est réalisé en polytétrafluoroéthylène expansé.5 - piston reclining machine according to claim 4 characterized in that said flat gasket (812) is made of expanded polytetrafluoroethylene. 6 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite culasse comporte au moins une soupape d'admission (11) présentant une partie mobile radialement.6 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that said yoke comprises at least one inlet valve (11) having a radially movable portion. 7 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite culasse comporte au moins une soupape d'échappement (12) présentant une partie mobile radialement.7 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that said cylinder head comprises at least one exhaust valve (12) having a radially movable portion. 8 - Machine de détente à pistons selon la revendication 7 caractérisée en ce que lesdites soupapes d'échappement (12) sont disposées angulairement entre deux cylindres adjacents, au niveau de la chambre d'expansion8 - piston reclining machine according to claim 7 characterized in that said exhaust valves (12) are arranged angularly between two adjacent cylinders at the expansion chamber 9 - Machine de détente à pistons selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisée en ce que lesdites soupapes (11, 12) sont actionnées par des moyens de levée (5, 6) placés sur ledit arbre moteur (1).9 - piston reclining machine according to any one of claims 6 to 8 characterized in that said valves (11, 12) are actuated by lifting means (5, 6) placed on said motor shaft (1). 10 - Machine de détente à pistons selon la revendication précédente caractérisée en ce qu'au moins un conduit d'échappement (818, 819, 820) de la zone d'expansion présente une sortie (821) orientée de façon à diriger le flux de fluide vers lesdits moyens de levée (5, 6).10 - piston reclining machine according to the preceding claim characterized in that at least one exhaust duct (818, 819, 820) of the expansion zone has an outlet (821) oriented to direct the flow of fluid to said lifting means (5, 6). 11 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque corps de piston (401, 501) présente une rainure longitudinale (402, 502) coopérant chacune avec une goupille (109) d'anti-rotation correspondante logée dans un perçage latéral radial (106) formé dans la paroi latérale intérieure du carter (100).11 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that each piston body (401, 501) has a longitudinal groove (402, 502) each cooperating with a pin (109) corresponding anti-rotation housed in a radial side piercing (106) formed in the inner sidewall of the housing (100). 12 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce que la tête (403) de chaque piston est entourée par une jupe annulaire (408) assurant le guidage par rapport à la chemise (409) de la culasse (800), l'autre extrémité du piston (400) présentant également une jupe annulaire (410) assurant le guidage par rapport à la cavité (104) formée dans le carter (100), le guidage du piston étant assuré de part et d'autre du plateau (2).12 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that the head (403) of each piston is surrounded by an annular skirt (408) providing guiding relative to the sleeve (409) of the cylinder head (800), the other end of the piston (400) also having an annular skirt (410) providing guiding relative to the cavity (104) formed in the housing (100), the guiding of the piston being provided on both sides of the plate (2). 13 - Machine de détente à pistons selon la revendication précédente caractérisée en ce que le corps (401) présente une cavité (411) ouverte.13 - Piston relaxation machine according to the preceding claim characterized in that the body (401) has an open cavity (411). 14 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce que une partie au moins des pièces de la dite machine est réalisée en fonte ou en acier, avec application d'un traitement des surfaces internes et externes par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation.14 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that at least a portion of the parts of said machine is made of cast iron or steel, with application of a treatment of internal and external surfaces by nitriding in a bath of salts followed by an oxidation phase. 15 - Machine de détente à pistons selon la revendication 1 caractérisée en ce que la partie intérieure du carter (100) présente plusieurs bossages (124, 125, 126) orientés longitudinalement, placés dans le circuit de circulation de vapeur chargée d'huile issue de la culasse via les lümières (38, 39) disposés pour arrêter partiellement la trajectoire circulaire des particules d'huile arrivant à la surface du carter, et les guider en direction du fond (102) du carter (100).15 - piston reclining machine according to claim 1 characterized in that the inner portion of the housing (100) has a plurality of bosses (124, 125, 126) oriented longitudinally, placed in the vapor circulation circuit loaded with oil from the cylinder head via lümières (38, 39) arranged to partially stop the circular path of the oil particles arriving at the surface of the housing, and guide them towards the bottom (102) of the housing (100). 16 - Machine de détente à pistons selon la revendication précédente caractérisée en ce que le fond (102) du carter (100) présente des conduits (112 à 114) pour lubrifier un joint (115), un palier (116), une butée (117) et des jupes annulaires (410) avec l'huile récupérée sur le fond (102).16 - piston reciprocating machine according to the preceding claim characterized in that the bottom (102) of the housing (100) has ducts (112 to 114) for lubricating a seal (115), a bearing (116), a stop ( 117) and annular skirts (410) with the oil recovered on the bottom (102). 17 - Machine de détente à pistons selon la revendication précédente caractérisée en ce que lesdits conduits (112 à 114) débouchent d'un coté dans des cavités (103 à 105) assurant le guidage des corps (401, 501) des pistons (400, 500), et de l'autre coté dans une zone de lubrification entourant l'arbre (1).17 - Piston relaxation machine according to the preceding claim characterized in that said conduits (112 to 114) open on one side in cavities (103 to 105) ensuring the guiding bodies (401, 501) of the pistons (400, 500), and on the other side in a lubrication area surrounding the shaft (1).
FR1755259A 2017-06-13 2017-06-13 RELAXATION MACHINE Expired - Fee Related FR3067386B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1755259A FR3067386B1 (en) 2017-06-13 2017-06-13 RELAXATION MACHINE
PCT/FR2018/051070 WO2018229367A1 (en) 2017-06-13 2018-04-27 Expansion machine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1755259A FR3067386B1 (en) 2017-06-13 2017-06-13 RELAXATION MACHINE
FR1755259 2017-06-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3067386A1 FR3067386A1 (en) 2018-12-14
FR3067386B1 true FR3067386B1 (en) 2019-07-05

Family

ID=60202085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1755259A Expired - Fee Related FR3067386B1 (en) 2017-06-13 2017-06-13 RELAXATION MACHINE

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3067386B1 (en)
WO (1) WO2018229367A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113551584B (en) * 2021-07-21 2023-02-21 中国航发成都发动机有限公司 Non-reference gas guide pipe comprehensive measurement device and measurement method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399167B2 (en) * 2003-01-28 2008-07-15 Denso Corporation Fluid machine operable in both pump mode and motor mode and waste heat recovering system having the same
DE102010036917A1 (en) * 2010-08-09 2012-02-09 Amovis Gmbh Axial piston machine i.e. steam engine, for e.g. vehicle, has closing body arranged in inlet chamber for working medium with increased pressure, so that medium is conducted for expanding into cylinder through passage and inlet port
FR3031135B1 (en) * 2014-12-30 2019-09-27 Exoes AXIAL PISTON RELIEF MACHINE

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018229367A1 (en) 2018-12-20
FR3067386A1 (en) 2018-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3055360A1 (en) OIL-GAS SEPARATOR AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE ASSEMBLY
EP2402613B1 (en) Dry type vacuum pump
EP0060822A1 (en) Motor with a linear movement, and a swash plate for it
EP2724004B1 (en) Internal combustion engine having a variable transmission
EP3303885B1 (en) Sealing device with fluid cushion
FR3067386B1 (en) RELAXATION MACHINE
EP3638887A1 (en) Expansion machine and methods for using such a machine
FR2777944A1 (en) EXPLOSION, FLAT AND OPPOSITE CYLINDER ENGINE
FR2693512A1 (en) Centrifugal oil pump accelerator including an oil pump accelerator to increase the oil flow into the crankshaft.
CA2616246C (en) Two stroke heat engine connected to a double stroke precompression piston
FR2549907A1 (en) HERMETIC REFRIGERATION COMPRESSOR
FR3075251B1 (en) VOLUMETRIC MACHINE WITH SPIRALS
FR3055657A1 (en) ROD AND PISTON ASSEMBLY COMPRISING A LUBRICATION OIL MASS DRILLING IN A PISTON SKIRT
EP2898195A1 (en) Steam engine electricity production assembly
FR2917121A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR LUBRICATING, COOLING AND IMPROVING THE OUTPUT OF ALTERNATE PISTON MOTORS
FR3075250A1 (en) VOLUMETRIC MACHINE
EP2730758A1 (en) Integrated valve piston
EP3724451A1 (en) Orbiting-scroll positive-displacement machine
BE417065A (en)
WO2014184200A1 (en) Improved intake system for an axial expansion machine
FR2531486A1 (en) Volumetric vane machine.
WO2017194844A1 (en) Reciprocating container piston functioning as a hybrid pneumatic heat engine and as a pneumatic energy recovery device
FR3042571A1 (en) CLOSURE CUP OF A PIPE CONNECTION OF A PISTON-ROD ASSEMBLY
BE355472A (en)
FR3028563A1 (en) ALTERNATIVE PISTON AND CONTAINER COMPRISING THERMAL, PNEUMATIC, HYBRID AND PNEUMATIC ENERGY RECOVERY

Legal Events

Date Code Title Description
PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20181214

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

ST Notification of lapse

Effective date: 20230205