FR3094416A1

FR3094416A1 - ARTICULATED PLENUM

Info

Publication number: FR3094416A1
Application number: FR1903385A
Authority: FR
Inventors: Vianney Rabhi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: FR3094416B1; CN113677883A; WO2020201649A1; EP3947949A1; CA3134437A1; JP2022528661A; KR20210141669A; AU2020255311A1

Abstract

PLENUM ARTICULÉ Le plenum articulé (1) forme un conduit d’admission (3) qui est terminé par des liaisons rotules étanche (16) maintenues par des moyens de contention (17), ledit plenum (1) reliant une source de chaleur (39) à un cylindre de détendeur (32) et comprenant un orifice d'entrée de plenum (4), un orifice de sortie de plenum (6) qui reçoit un siège de soupape (9), et un orifice d'actionneur (8) qui reçoit un actionneur de soupape d'admission (50) qui pilote une soupape (10) cette dernière coopérant avec le siège de soupape (9) pour fermer le conduit d’admission (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 1ARTICULATED PLENUM The articulated plenum (1) forms an intake duct (3) which is terminated by sealed ball joints (16) held by restraining means (17), said plenum (1) connecting a heat source (39 ) to an expansion valve cylinder (32) and comprising a plenum inlet port (4), a plenum outlet port (6) which receives a valve seat (9), and an actuator port (8) which receives an intake valve actuator (50) which drives a valve (10) the latter cooperating with the valve seat (9) to close the intake duct (3). Figure for the abstract: Fig. 1

Description

ARTICULATED PLENUM

La présente invention est relative à un plenum articulé notamment destiné à perfectionner le moteur thermique à transfert-détente et régénération objet du brevet WO2016/120560 appartenant au demandeur, ledit brevet résultant du brevet français publié le 5 août 2016 sous le N° FR 3032236.The present invention relates to an articulated plenum in particular intended to improve the heat engine with transfer-expansion and regeneration, the subject of patent WO2016/120560 belonging to the applicant, said patent resulting from the French patent published on August 5, 2016 under No. FR 3032236.

Plus précisément, le plenum articulé objet de la présente invention est favorablement combinable avec le cylindre détendeur à double effet à support adaptatif objet du brevet WO2017/046479 qui appartient également au demandeur.More specifically, the articulated plenum object of the present invention can be favorably combined with the double-acting expander cylinder with adaptive support object of patent WO2017/046479 which also belongs to the applicant.

Le brevet WO2017/046479 permet à l’ensemble rigide formé d’un fût de cylindre, d’une culasse inférieure et d’une culasse supérieure que comprend le moteur à transfert-détente et régénération objet du brevet WO2016/120560 de se dilater librement sous l’effet de la température par rapport à un carter de transmission sur lequel il est fixé et ceci, sans compromettre le bon fonctionnement d’un piston qui évolue dans ledit fût de cylindre.Patent WO2017/046479 allows the rigid assembly formed by a cylinder barrel, a lower cylinder head and an upper cylinder head that comprises the transfer-expansion and regeneration engine subject of patent WO2016/120560 to expand freely under the effect of the temperature relative to a transmission casing on which it is fixed and this, without compromising the proper functioning of a piston which evolves in said cylinder barrel.

Outre les brevets WO2016/120560 et WO2017/046479, le plenum articulé objet de la présente invention trouve tout son intérêt en combinaison avec l’invention objet du brevet WO2018/154214, laquelle consiste en un système de refroidissement régénératif. Ledit système - qui perfectionne également le moteur thermique à transfert-détente et régénération objet du brevet WO2016/120560 - permet notamment de fabriquer l’ensemble rigide formé du fût de cylindre, de la culasse inférieure et de la culasse supérieure dudit moteur en fonte ou en acier inoxydable, ceci parce que ledit système permet de maintenir ledit ensemble à une température maximale de l’ordre de sept cents degrés Celsius qui reste compatible avec ces matériaux.In addition to patents WO2016/120560 and WO2017/046479, the articulated plenum object of the present invention finds all its interest in combination with the invention object of patent WO2018/154214, which consists of a regenerative cooling system. Said system - which also improves the thermal engine with transfer-expansion and regeneration, the subject of patent WO2016/120560 - makes it possible in particular to manufacture the rigid assembly formed by the cylinder barrel, the lower cylinder head and the upper cylinder head of said engine in cast iron or made of stainless steel, this because said system makes it possible to maintain said assembly at a maximum temperature of the order of seven hundred degrees Celsius which remains compatible with these materials.

Le plenum articulé relatif à la présente invention se combine également avantageusement avec l’objet de la demande de brevet français N°1759206 du 2 octobre 2017 qui appartient au demandeur. Cette demande décrit un actionneur hydraulique de soupape à régénération qui s’applique avantageusement au moteur à transfert-détente et régénération objet du brevet WO2016/120560, de préférence dans sa version perfectionnée par l’objet du brevet WO2017/046479.The articulated plenum relating to the present invention also combines advantageously with the subject of French patent application No. 1759206 of October 2, 2017 which belongs to the applicant. This application describes a regenerative hydraulic valve actuator which advantageously applies to the transfer-expansion and regeneration motor, the subject of patent WO2016/120560, preferably in its improved version by the subject of patent WO2017/046479.

La demande de brevet français N°1759206 expose notamment que la culasse inférieure de cylindre détendeur et la culasse supérieure de cylindre détendeur peuvent recevoir chacune des cartouches d’actionneur qui sont plaquées - via des butées de plaque sur la culasse avec laquelle elles coopèrent - par d’une part, une plaque de contention de cartouche inférieure s’agissant de la culasse inférieure de cylindre détendeur et par d’autre part, une plaque de contention de cartouche supérieure s’agissant de la culasse supérieure de cylindre détendeur, lesdites plaques tendant à être rapprochées l’une de l’autre par des tirants de plaque.French patent application No. 1759206 states in particular that the expansion cylinder lower cylinder head and the expansion cylinder upper cylinder head can each receive actuator cartridges which are pressed - via plate stops on the cylinder head with which they cooperate - by on the one hand, a lower cartridge retaining plate with regard to the lower cylinder head of the expander cylinder and on the other hand, an upper cartridge retaining plate with respect to the upper cylinder head of the expander cylinder, said plates tending to be brought closer to each other by plate tie rods.

Cependant, le brevet WO2017/046479 et la demande de brevet français N°1759206 suggèrent que les conduits d’admission du moteur à transfert-détente et régénération qui véhiculent des gaz à haute température sont intégrés aux culasses inférieure et supérieure dudit moteur, lesquelles sont avantageusement réalisées - selon le brevet WO2018/154214 - en fonte ou en acier inoxydable maintenu à une température de l’ordre de sept cents degrés Celsius.However, patent WO2017/046479 and French patent application No. 1759206 suggest that the intake ducts of the transfer-expansion and regeneration engine which convey gases at high temperature are integrated into the lower and upper cylinder heads of said engine, which are advantageously made - according to patent WO2018/154214 - in cast iron or stainless steel maintained at a temperature of the order of seven hundred degrees Celsius.

On remarque qu’il serait avantageux que les conduits d’admission du moteur à transfert-détente et régénération puissent être portés à une température plus élevée car ils véhiculent des gaz à haute température qu’il faut éviter de refroidir. De toute évidence, cette température devrait être la plus proche possible de celle desdits gaz c’est-à-dire par exemple de mille trois cents degrés Celsius. En effet, si la température desdits conduits est équivalente à celles des gaz qu’ils véhiculent, lesdits gaz ne peuvent pas céder de chaleur auxdits conduits. Minimiser la cession de chaleur entre gaz et conduits est favorable au rendement énergétique final du moteur à transfert-détente et régénération.It should be noted that it would be advantageous if the intake ducts of the transfer-expansion and regeneration engine could be brought to a higher temperature because they convey gases at high temperature which must be avoided to be cooled. Obviously, this temperature should be as close as possible to that of the said gases, that is to say, for example, one thousand three hundred degrees Celsius. Indeed, if the temperature of said ducts is equivalent to that of the gases they carry, said gases cannot transfer heat to said ducts. Minimizing the transfer of heat between gas and ducts is favorable to the final energy efficiency of the transfer-expansion and regeneration engine.

On remarque aussi que le brevet WO2017/046479 permet bien à l’ensemble rigide formé du fût de cylindre, de la culasse inférieure et de la culasse supérieure du moteur à transfert-détente et régénération de se dilater librement par rapport au carter de transmission sur lequel il est fixé. Toutefois, ledit brevet ne précise pas comment sont raccordés les conduits d’admission dudit moteur à sa source de chaleur qui peut par exemple être constituée d’un brûleur. Or, la distance entre les conduits d’admission respectifs des culasses inférieure et supérieure dudit moteur est susceptible de varier significativement du fait de la dilatation de l’ensemble rigide formé du fût de cylindre, de la culasse inférieure et de la culasse supérieure.It is also noted that the patent WO2017/046479 indeed allows the rigid assembly formed of the cylinder barrel, the lower cylinder head and the upper cylinder head of the transfer-expansion and regeneration engine to expand freely with respect to the transmission casing on which it is fixed. However, said patent does not specify how the inlet ducts of said engine are connected to its heat source, which may for example consist of a burner. However, the distance between the respective intake ducts of the lower and upper cylinder heads of said engine is likely to vary significantly due to the expansion of the rigid assembly formed by the cylinder barrel, the lower cylinder head and the upper cylinder head.

De même, la demande de brevet français N°1759206 qui décrit un actionneur hydraulique de soupape à régénération prévoit une cartouche d’actionneur qui est montée sur l’ensemble de cylindre détendeur du moteur thermique à transfert-détente et régénération, ladite cartouche comportant une cage de soupape logée soit dans la culasse inférieure de cylindre détendeur, soit dans la culasse supérieure de cylindre détendeur. Dans ce contexte, la soupape qui permet d’ouvrir ou d’obturer le conduit d’admission peut être guidée directement ou indirectement dans ladite cage qui héberge un siège de soupape, ce dernier et/ou la partie de la cage de soupape qui guide ladite soupape pouvant être refroidi par un circuit de refroidissement de soupape dans lequel circule un fluide caloporteur.Similarly, French patent application No. 1759206, which describes a regenerative valve hydraulic actuator, provides for an actuator cartridge which is mounted on the expansion cylinder assembly of the thermal transfer-expansion and regeneration engine, said cartridge comprising a valve cage housed either in the lower cylinder head of the expansion cylinder, or in the upper cylinder head of the expansion cylinder. In this context, the valve which makes it possible to open or close the intake duct can be guided directly or indirectly in said cage which houses a valve seat, the latter and/or the part of the valve cage which guides said valve being able to be cooled by a valve cooling circuit in which a heat transfer fluid circulates.

La cage ainsi maintenue à basse température offre une surface d’échange thermique aux gaz qui circulent dans le conduit d’admission et qui sont portés à haute température. Cette configuration favorise ainsi le refroidissement desdits gaz et donc, nuit au rendement énergétique final du moteur à transfert-détente et régénération.The cage thus maintained at low temperature provides a heat exchange surface for the gases which circulate in the intake duct and which are brought to a high temperature. This configuration thus promotes the cooling of said gases and therefore harms the final energy efficiency of the transfer-expansion and regeneration engine.

C’est sur la base de ces constats et pour corriger les inconvénients inhérents aux différentes inventions et combinaisons d’inventions qui viennent d’être décrites que le plenum articulé suivant la présente invention permet :It is on the basis of these findings and to correct the drawbacks inherent in the various inventions and combinations of inventions which have just been described that the articulated plenum according to the present invention allows:

De découpler mécaniquement, de façon étanche, et selon les trois axes du système de coordonnées cartésiennes tridimensionnel les conduits d’admission du moteur à transfert-détente et régénération par rapport à la culasse inférieure ou supérieure avec laquelle ils coopèrent d’une part, et par rapport à la source de chaleur d’autre part, ceci pour que l’ensemble rigide formé du fût de cylindre, de la culasse inférieure et de la culasse supérieure dudit moteur d’une part, et la source de chaleur d’autre part, puissent librement se dilater l’un par rapport à l’autre sans que lesdits conduits d’admission ne les en empêchent, et sans contraindre mécaniquement lesdits conduits;To mechanically decouple, in a sealed manner, and according to the three axes of the three-dimensional Cartesian coordinate system, the intake ducts of the transfer-expansion and regeneration engine with respect to the lower or upper cylinder head with which they cooperate on the one hand, and relative to the heat source on the other hand, this so that the rigid assembly formed of the cylinder barrel, the lower cylinder head and the upper cylinder head of said engine on the one hand, and the heat source on the other hand , can freely expand relative to each other without said inlet ducts preventing them, and without mechanically constraining said ducts;

De réaliser les conduits d’admission du moteur à transfert-détente et régénération dans un matériau compatible avec les hautes températures, ledit matériau pouvant avantageusement être différent de celui qui constitue le fût de cylindre et les culasse inférieure et supérieure dudit moteur, cette stratégie permettant de réduire au maximum le refroidissement des gaz chauds circulant dans lesdits conduits d’admission ;To produce the intake ducts of the transfer-expansion and regeneration engine in a material compatible with high temperatures, said material advantageously being able to be different from that which constitutes the cylinder barrel and the lower and upper cylinder heads of said engine, this strategy allowing to minimize the cooling of the hot gases circulating in said inlet ducts;

D’accueillir, de contenir et d’isoler thermiquement et de façon étanche une cartouche d’actionneur similaire à celle décrite dans la demande de brevet français N°1759206, ceci sans recourir à une cage de soupape qui soit de nature à refroidir les gaz chauds circulant dans lesdits conduits d’admission ;To accommodate, to contain and to thermally and insulate an actuator cartridge similar to that described in French patent application No. 1759206, without resorting to a valve cage which is likely to cool the gases heat circulating in said inlet ducts;

D’héberger une soupape d’admission opérant à haute température, ce qui permet de réduire au maximum le refroidissement des gaz chauds circulant dans lesdits conduits d’admission ;To accommodate an inlet valve operating at high temperature, which makes it possible to reduce as much as possible the cooling of the hot gases circulating in the said inlet ducts;

De permettre à la soupape d’admission de rester pleinement opérationnelle et étanche quelle que soit la position relative de la cartouche d’actionneur qui pilote ladite soupape par rapport au conduit d’admission, ladite position étant variable en fonction de la dilatation de ladite soupape par rapport à celle de ladite cartouche, et par rapport celle dudit conduit d’admission.To allow the intake valve to remain fully operational and sealed regardless of the relative position of the actuator cartridge which pilots said valve with respect to the intake duct, said position being variable according to the expansion of said valve relative to that of said cartridge, and relative to that of said inlet duct.

Il est entendu que le plenum articulé selon l’invention s’adresse principalement au moteur thermique à transfert-détente et régénération objet du brevet WO2016/120560 appartenant au demandeur.It is understood that the articulated plenum according to the invention is mainly intended for the heat engine with transfer-expansion and regeneration, the subject of patent WO2016/120560 belonging to the applicant.

Toutefois, ledit plenum peut aussi s’appliquer sans restriction à tout conduit de gaz porté à haute température, l’ouverture et la fermeture dudit conduit étant pilotées par une soupape, et ledit conduit reliant entre eux des composants susceptibles de se dilater ou de se déplacer les uns par rapport aux autres.However, said plenum can also be applied without restriction to any gas duct brought to high temperature, the opening and closing of said duct being controlled by a valve, and said duct connecting together components liable to expand or move relative to each other.

Le plenum articulé suivant la présente invention est prévu pour un moteur thermique à transfert-détente et régénération dont le piston à double effet de détendeur se déplace dans un cylindre de détendeur ce dernier constituant avec une culasse supérieure de détendeur et une culasse inférieure de détendeur un ensemble cylindre-culasses de détendeur, ledit moteur comprenant un compresseur qui comprime un gaz de travail avant de l’expulser dans un échangeur thermique de régénération dans lequel ledit gaz est préchauffé tandis qu’au sortir dudit échangeur ledit gaz est surchauffé par une source de chaleur avant d’être introduit - via un conduit de sortie brûleur puis un conduit d’admission et par une soupape d'admission pilotée par un actionneur de soupape d'admission - dans le cylindre de détendeur pour y être détendu et produire un travail sur un arbre de sortie de puissance, ledit gaz étant ensuite expulsé du cylindre de détendeur avant d’être à nouveau introduit dans l’échangeur thermique de régénération pour y être refroidi en cédant une partie de sa chaleur au gaz de travail qui entre dans ledit échangeur pour y être préchauffé, ledit plenum comprenant :The articulated plenum according to the present invention is provided for a thermal engine with transfer-expansion and regeneration whose double-acting expander piston moves in an expander cylinder, the latter constituting with an upper expander cylinder head and a lower expander cylinder head a expander cylinder-head assembly, said engine comprising a compressor which compresses a working gas before expelling it into a regeneration heat exchanger in which said gas is preheated while on leaving said exchanger said gas is superheated by a source of heat before being introduced - via a burner outlet duct then an inlet duct and by an inlet valve controlled by an inlet valve actuator - into the expander cylinder to be expanded there and produce work on a power output shaft, said gas being then expelled from the expander cylinder before being again introduced into the regeneration heat exchanger to be cooled there by yielding part of its heat to the working gas which enters said exchanger to be preheated therein, said plenum comprising:

Un corps de plenum creux qui forme le conduit d’admission et qui comprend un orifice d'entrée de plenum qui communique avec la source de chaleur, un orifice de sortie de plenum qui débouche dans le cylindre de détendeur via soit la culasse supérieure de détendeur soit la culasse inférieure de détendeur, et un orifice d'actionneur qui reçoit l’actionneur de soupape d’admission;A hollow plenum body that forms the intake duct and includes a plenum inlet that communicates with the heat source, a plenum outlet that opens into the expander cylinder via either the expander top yoke either the lower expander cylinder head, and an actuator port which receives the intake valve actuator;

Une extrémité troncosphérique côté brûleur aménagée au niveau de l’orifice d'entrée de plenum, ladite extrémité formant une liaison rotule étanche avec une surface troncosphérique complémentaire côté brûleur aménagée à l’extérieur du conduit de sortie brûleur;A frusto-spherical end on the burner side fitted at the level of the plenum inlet orifice, said end forming a sealed ball joint with a complementary truncated-spherical surface on the burner side fitted outside the burner outlet duct;

Une extrémité troncosphérique côté culasse aménagée au niveau de l’orifice de sortie de plenum, ladite extrémité formant une liaison rotule étanche avec une surface troncosphérique complémentaire côté culasse aménagée à l’extérieur de la culasse supérieure de détendeur ou de la culasse inférieure de détendeur;A truncospherical end on the yoke side arranged at the level of the plenum outlet orifice, the said end forming a leaktight ball joint with a complementary truncated surface on the yoke side arranged outside the upper yoke of the regulator or the lower yoke of the regulator;

Un siège de soupape aménagé au voisinage de l’orifice de sortie de plenum, la soupape d'admission pouvant reposer sur ledit siège pour obturer ledit orifice;A valve seat arranged in the vicinity of the plenum outlet orifice, the inlet valve being able to rest on said seat to close said orifice;

Des moyens de contention qui d’une part, maintiennent l’extrémité troncosphérique côté brûleur plaquée sur la surface troncosphérique complémentaire côté brûleur, et qui d’autre part, maintiennent l’extrémité troncosphérique côté culasse plaquée sur la surface troncosphérique complémentaire côté culasse.Contention means which, on the one hand, hold the truncated end on the burner side pressed against the complementary truncated surface on the burner side, and which on the other hand hold the truncated end on the cylinder head side pressed against the complementary truncated surface on the cylinder head side.

Le plenum articulé suivant la présente invention comprend un siège de soupape qui présente une surface troncosphérique complémentaire côté siège qui coopère avec une portée troncosphérique côté soupape aménagée à l’extrémité de la soupape d'admission, ladite surface et ladite portée formant une liaison rotule étanche lorsqu’elles sont au contact l’une de l’autre.The articulated plenum according to the present invention comprises a valve seat which has a complementary frustospherical surface on the seat side which cooperates with a truncated surface on the valve side provided at the end of the inlet valve, said surface and said surface forming a sealed ball joint when they are in contact with each other.

Le plenum articulé suivant la présente invention comprend une soupape d'admission qui comprend une queue de soupape qui peut translater selon son axe longitudinal dans ou avec une rotule de guidage supérieur de queue de soupape logée dans l’actionneur de soupape d'admission, ladite rotule permettant à ladite soupape de s’orienter selon un angle limité par rapport audit actionneur.The articulated plenum according to the present invention comprises an intake valve which comprises a valve stem which can translate along its longitudinal axis in or with an upper valve stem guide ball joint housed in the intake valve actuator, said ball joint allowing said valve to orient itself at a limited angle with respect to said actuator.

Le plenum articulé suivant la présente invention comprend une queue de soupape qui peut translater selon son axe longitudinal dans un porte-joint de queue de soupape à mémoire de position qui est logé dans l’actionneur de soupape d'admission, ledit porte-joint pouvant se déplacer radialement par rapport audit actionneur et comportant un joint de queue de soupape qui forme une étanchéité entre ledit porte-joint et la queue de soupape tandis que ledit porte-joint comporte également un joint de porte joint qui forme une étanchéité entre ledit porte-joint et l’actionneur de soupape d'admission.The articulated plenum according to the present invention comprises a valve stem which can translate along its longitudinal axis in a valve stem seal holder with position memory which is housed in the intake valve actuator, said seal holder being able to move radially with respect to said actuator and comprising a valve stem seal which forms a seal between said seal carrier and the valve stem while said seal carrier also comprises a seal carrier seal which forms a seal between said carrier gasket and the intake valve actuator.

Le plenum articulé suivant la présente invention comprend un porte-joint de queue de soupape à mémoire de position qui est maintenu plaqué contre l’actionneur de soupape d'admission par un ressort de porte-joint de queue de soupape.The hinged plenum according to the present invention comprises a valve stem seal holder with position memory which is held flat against the intake valve actuator by a valve stem seal holder spring.

Le plenum articulé suivant la présente invention comprend un corps de plenum qui reçoit l’actionneur de soupape d'admission par l’intermédiaire d’une entretoise de découplage thermique qui réalise une étanchéité et un centrage avec le corps de plenum d’une part, et avec l’actionneur de soupape d'admission d’autre part.The articulated plenum according to the present invention comprises a plenum body which receives the inlet valve actuator by means of a thermal decoupling spacer which provides sealing and centering with the plenum body on the one hand, and with the intake valve actuator on the other hand.

Le plenum articulé suivant la présente invention comprend des moyens de contention qui sont constitués d’au moins une plaque de contention d'actionneur maintenue plaquée contre l’actionneur de soupape d'admission par au moins un tirant de plaque et par l’intermédiaire d’au moins une butée de plaque, de sorte que ledit actionneur est à son tour maintenu plaqué sur le corps de plenum par l’intermédiaire d’une face d'appui d'actionneur que présente l’orifice d'actionneur, et de sorte que l’extrémité troncosphérique côté brûleur est maintenue plaquée sur la surface troncosphérique complémentaire côté brûleur et/ou que l’extrémité troncosphérique côté culasse est maintenue plaquée sur la surface troncosphérique complémentaire côté culasse.The articulated plenum according to the present invention comprises restraint means which consist of at least one actuator restraint plate held pressed against the intake valve actuator by at least one plate tie rod and by means of at least one plate abutment, so that said actuator is in turn kept pressed against the plenum body via an actuator bearing face that the actuator orifice presents, and so that the frusto-cospherical end on the burner side is kept pressed against the complementary truncated-sphere surface on the burner side and/or that the truncated-sphere end on the cylinder head side is kept pressed against the complementary truncated-sphere surface on the cylinder head side.

Le plenum articulé suivant la présente invention comprend des moyens de contention qui sont constitués d’au moins un étau de contention de plenum côté brûleur qui appuie directement ou indirectement - au voisinage de l’orifice d'entrée de plenum et en direction de ce dernier - sur le corps de plenum par l’intermédiaire d’au moins une surface d'appui d'étau.The articulated plenum according to the present invention comprises restraint means which consist of at least one plenum restraint vice on the burner side which presses directly or indirectly - in the vicinity of the plenum inlet orifice and in the direction of the latter - on the plenum body via at least one vice bearing surface.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés et donnés à titre d’exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l’invention, les caractéristiques qu’elle présente, et les avantages qu’elle est susceptible de procurer:The description which will follow with regard to the appended drawings and given by way of non-limiting examples will make it possible to better understand the invention, the characteristics which it presents, and the advantages which it is likely to provide:

est une vue en coupe schématique du plenum articulé suivant l’invention, mis en œuvre sur le moteur thermique à transfert-détente et régénération objet du brevet WO2016/120560 appartenant au demandeur, ledit plenum hébergeant un actionneur hydraulique de soupape à régénération dont la soupape est rendue compatible avec ledit plenum par divers aménagements prévus par le plenum articulé suivant l’invention, un étau de contention de plenum côté brûleur étant montré à titre de moyens de contention. is a schematic sectional view of the articulated plenum according to the invention, implemented on the heat engine with transfer-expansion and regeneration subject of patent WO2016/120560 belonging to the applicant, said plenum housing a hydraulic actuator for regenerative valve whose valve is made compatible with said plenum by various arrangements provided by the articulated plenum according to the invention, a plenum contention vice on the burner side being shown as contention means.

est une vue tridimensionnelle du plenum articulé suivant l’invention, mis en œuvre sur le moteur thermique à transfert-détente et régénération objet du brevet WO2016/120560 appartenant au demandeur, ledit plenum hébergeant un actionneur hydraulique de soupape à régénération dont la soupape est rendue compatible avec ledit plenum par divers aménagements prévus par le plenum articulé suivant l’invention. is a three-dimensional view of the articulated plenum according to the invention, implemented on the heat engine with transfer-expansion and regeneration subject of patent WO2016/120560 belonging to the applicant, said plenum housing a hydraulic actuator for regenerative valve whose valve is made compatible with said plenum by various arrangements provided by the articulated plenum according to the invention.

est une vue tridimensionnelle d’ensemble d’un moteur thermique à transfert-détente et régénération objet du brevet WO2016/120560 appartenant au demandeur qui comprend deux ensembles cylindre-culasses de détendeur, chaque ensemble recevant deux plenums articulés suivant l’invention. is an overall three-dimensional view of a thermal transfer-expansion and regeneration engine, the subject of patent WO2016/120560 belonging to the applicant, which comprises two cylinder-expander cylinder head assemblies, each assembly receiving two articulated plenums according to the invention.

DESCRIPTION DE L’INVENTION:DESCRIPTION OF THE INVENTION:

On a montré en figures 1 à 3 le plenum articulé 1, divers détails de ses composants, ses variantes, et ses accessoires.Is shown in Figures 1 to 3 the articulated plenum 1, various details of its components, its variants, and its accessories.

Comme l’illustre la figure 3, le plenum articulé 1 est particulièrement prévu pour un moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 dont le piston à double effet de détendeur 31 se déplace dans un cylindre de détendeur 32, ce dernier constituant avec une culasse supérieure de détendeur 33 et une culasse inférieure de détendeur 34 un ensemble cylindre-culasses de détendeur 35.As shown in FIG. 3, the articulated plenum 1 is particularly provided for a heat engine with transfer-expansion and regeneration 30, the expander double-acting piston 31 of which moves in an expander cylinder 32, the latter constituting with a cylinder head upper regulator 33 and a lower cylinder head of the regulator 34 a cylinder-breech assembly of the regulator 35.

On voit en figure 3 que le moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 comprend un compresseur 36 qui comprime un gaz de travail 37 avant de l’expulser dans un échangeur thermique de régénération 38 dans lequel ledit gaz 37 est préchauffé tandis qu’au sortir dudit échangeur 38 ledit gaz 37 est surchauffé par une source de chaleur 39.It can be seen in FIG. 3 that the heat engine with transfer-expansion and regeneration 30 comprises a compressor 36 which compresses a working gas 37 before expelling it into a regeneration heat exchanger 38 in which said gas 37 is preheated while at the leaving said exchanger 38 said gas 37 is overheated by a heat source 39.

Au sortir de la source de chaleur 39, le gaz de travail 37 est introduit via un conduit de sortie brûleur 46 puis un conduit d’admission 3 et par une soupape d'admission 10 pilotée par un actionneur de soupape d'admission 50 dans le cylindre de détendeur 32 pour y être détendu et produire un travail sur un arbre de sortie de puissance 40.On leaving the heat source 39, the working gas 37 is introduced via a burner outlet duct 46 then an inlet duct 3 and by an inlet valve 10 controlled by an inlet valve actuator 50 in the expander cylinder 32 to be expanded therein and produce work on a power output shaft 40.

Le gaz de travail 37 est ensuite expulsé du cylindre de détendeur 32 avant d’être à nouveau introduit dans l’échangeur thermique de régénération 38 pour y être refroidi en cédant une partie de sa chaleur au gaz de travail 37 qui entre dans ledit échangeur 38 pour y être préchauffé.The working gas 37 is then expelled from the expander cylinder 32 before being again introduced into the regeneration heat exchanger 38 to be cooled there by yielding part of its heat to the working gas 37 which enters said exchanger 38 to be preheated.

Comme le montrent les figures 1 à 3, le plenum articulé 1 suivant l’invention présente un corps de plenum 2 creux qui peut avantageusement être réalisé en un matériau dur et résistant aux hautes températures tel que le carbure de silicium.As shown in Figures 1 to 3, the articulated plenum 1 according to the invention has a hollow plenum body 2 which can advantageously be made of a hard material resistant to high temperatures such as silicon carbide.

Ledit corps de plenum 2 forme le conduit d’admission 3 du moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 et comprend un orifice d'entrée de plenum 4 qui communique avec la source de chaleur 39, un orifice de sortie de plenum 6 qui débouche dans le cylindre de détendeur 32 via soit la culasse supérieure de détendeur 33 soit la culasse inférieure de détendeur 34, et un orifice d'actionneur 8 qui reçoit l’actionneur de soupape d'admission 50.Said plenum body 2 forms the intake duct 3 of the transfer-expansion and regeneration heat engine 30 and comprises a plenum inlet 4 which communicates with the heat source 39, a plenum outlet 6 which opens into the expander cylinder 32 via either the expander upper cylinder head 33 or the expander lower cylinder head 34, and an actuator port 8 which receives the intake valve actuator 50.

Tel que particulièrement illustré en figures 1 et 2, le plenum articulé 1 suivant l’invention présente également une extrémité troncosphérique côté brûleur 5 aménagée au niveau de l’orifice d'entrée de plenum 4, ladite extrémité 5 formant une liaison rotule étanche 16 avec une surface troncosphérique complémentaire côté brûleur 14 aménagée à l’extérieur du conduit de sortie brûleur 46, ce dernier pouvant être réalisé en un matériau dur et résistant aux hautes températures tel que le carbure de silicium.As particularly illustrated in FIGS. 1 and 2, the articulated plenum 1 according to the invention also has a frustocospherical end on the burner side 5 arranged at the level of the plenum inlet orifice 4, said end 5 forming a sealed ball joint 16 with a complementary truncated surface on the burner side 14 provided outside the burner outlet duct 46, the latter possibly being made of a hard material resistant to high temperatures such as silicon carbide.

On note qu’avantageusement, soit l’extrémité troncosphérique côté brûleur 5 soit la surface troncosphérique complémentaire côté brûleur 14 peut présenter une forme conique et non pas sphérique, de sorte à favoriser une ligne de contact plutôt qu’une aire de contact entre ladite extrémité 5 et ladite surface 14. On remarque qu’en ce cas, c’est la pièce femelle qui doit présenter une forme conique.It is noted that advantageously, either the burner-side frustospherical end 5 or the burner-side complementary frustospherical surface 14 can have a conical shape and not a spherical shape, so as to favor a line of contact rather than a contact area between said end 5 and said surface 14. Note that in this case, it is the female part which must have a conical shape.

Les figures 1 et 2 illustrent également que le plenum articulé 1 suivant l’invention présente aussi une extrémité troncosphérique côté culasse 7 aménagée au niveau de l’orifice de sortie de plenum 6, ladite extrémité 7 formant une liaison rotule étanche 16 avec une surface troncosphérique complémentaire côté culasse 15 aménagée à l’extérieur de la culasse supérieure de détendeur 33 ou de la culasse inférieure de détendeur 34.Figures 1 and 2 also illustrate that the articulated plenum 1 according to the invention also has a truncospherical end on the cylinder head side 7 arranged at the level of the plenum outlet orifice 6, said end 7 forming a sealed ball joint 16 with a truncospherical surface complementary cylinder head side 15 arranged outside the upper cylinder head of the regulator 33 or the lower cylinder head of the regulator 34.

On note qu’avantageusement, l’extrémité troncosphérique côté culasse 7 ou la surface troncosphérique complémentaire côté culasse 15 peut présenter une forme conique et non pas sphérique, de sorte à favoriser une ligne de contact plutôt qu’une aire de contact entre ladite extrémité 7 et ladite surface 15. On remarque qu’en ce cas, c’est la pièce femelle qui doit présenter une forme conique.It is noted that advantageously, the frustospherical end on the cylinder head side 7 or the complementary frustospherical surface on the cylinder head side 15 can have a conical shape and not a spherical shape, so as to favor a line of contact rather than a contact area between said end 7 and said surface 15. Note that in this case, it is the female part which must have a conical shape.

Le plenum articulé 1 suivant l’invention comprend également un siège de soupape 9 qui est particulièrement visible en figures 1 et 2, ledit siège 9 étant aménagé au voisinage de l’orifice de sortie de plenum 6 tandis que la soupape d'admission 10 peut reposer sur ledit siège 9 pour obturer ledit orifice 6 afin d’interdire au gaz de travail 37 provenant de la source de chaleur 39 de pénétrer dans le cylindre de détendeur 32.The articulated plenum 1 according to the invention also comprises a valve seat 9 which is particularly visible in FIGS. 1 and 2, said seat 9 being arranged in the vicinity of the plenum outlet orifice 6 while the inlet valve 10 can rest on said seat 9 to close off said orifice 6 in order to prevent the working gas 37 coming from the heat source 39 from entering the regulator cylinder 32.

On note qu’avantageusement, la soupape d'admission 10 peut être faite d’un matériau dur résistant aux hautes températures tel que le nitrure de silicium.It is noted that advantageously, the inlet valve 10 can be made of a hard material resistant to high temperatures such as silicon nitride.

Enfin et comme le montrent les figures 1 à 3, le plenum articulé 1 suivant l’invention comporte des moyens de contention 17 qui d’une part, maintiennent l’extrémité troncosphérique côté brûleur 5 plaquée sur la surface troncosphérique complémentaire côté brûleur 14, et qui d’autre part, maintiennent l’extrémité troncosphérique côté culasse 7 plaquée sur la surface troncosphérique complémentaire côté culasse 15.Finally, and as shown in FIGS. 1 to 3, the articulated plenum 1 according to the invention comprises retaining means 17 which, on the one hand, hold the frustospherical end on the burner side 5 pressed against the complementary frustospherical surface on the burner side 14, and which, on the other hand, hold the truncospherical end on the cylinder head side 7 pressed against the complementary truncospheric surface on the cylinder head side 15.

Selon un mode particulier de réalisation du plenum articulé 1 suivant l’invention, le siège de soupape 9 peut présenter une surface troncosphérique complémentaire côté siège 18 qui coopère avec une portée troncosphérique côté soupape 19 aménagée à l’extrémité de la soupape d'admission 10.According to a particular embodiment of the articulated plenum 1 according to the invention, the valve seat 9 may have a complementary truncated surface on the seat side 18 which cooperates with a truncated surface on the valve side 19 provided at the end of the inlet valve 10 .

En ce cas, ladite surface 18 et ladite portée 19 forment une liaison rotule étanche 16 lorsqu’elles sont au contact l’une de l’autre de sorte que la soupape d'admission 10 peut s’orienter par rapport au plenum articulé 1 selon un angle limité, tout en réalisant dans tous les cas une étanchéité avec le siège de soupape 9 avec lequel elle coopère.In this case, said surface 18 and said bearing surface 19 form a sealed ball joint 16 when they are in contact with each other so that the inlet valve 10 can be oriented with respect to the articulated plenum 1 according to a limited angle, while achieving in all cases a seal with the valve seat 9 with which it cooperates.

On note qu’avantageusement, la surface troncosphérique complémentaire côté siège 18 peut être conique et non pas sphérique de sorte à favoriser une ligne de contact plutôt qu’une aire de contact entre elle-même et la portée troncosphérique côté soupape 19.It is noted that advantageously, the complementary truncated surface on the seat side 18 can be conical and not spherical so as to favor a line of contact rather than a contact area between itself and the truncated surface on the valve side 19.

Comme le montrent clairement les figures 1 et 2, la soupape d'admission 10 peut comprendre une queue de soupape 11 qui peut translater selon son axe longitudinal dans ou avec une rotule de guidage supérieur de queue de soupape 66 logée dans l’actionneur de soupape d'admission 50, ladite rotule 66 permettant à ladite soupape 10 de s’orienter selon un angle limité par rapport audit actionneur 50.As clearly shown in Figures 1 and 2, the intake valve 10 may include a valve stem 11 which can translate along its longitudinal axis in or with an upper valve stem guide ball joint 66 housed in the valve actuator intake 50, said ball joint 66 allowing said valve 10 to orient at a limited angle with respect to said actuator 50.

Selon cette variante de réalisation, la queue de soupape 11 peut translater selon son axe longitudinal dans un porte-joint de queue de soupape à mémoire de position 67 montré en figures 1 et 2. Ledit porte-joint 67 est logé dans l’actionneur de soupape d'admission 50 et peut se déplacer radialement par rapport audit actionneur 50.According to this variant embodiment, the valve stem 11 can translate along its longitudinal axis in a valve stem seal holder with position memory 67 shown in FIGS. 1 and 2. Said seal holder 67 is housed in the valve actuator. intake valve 50 and can move radially relative to said actuator 50.

Ledit porte-joint 67 peut avantageusement comporter un joint de queue de soupape 74 qui forme une étanchéité entre ledit porte-joint 67 et la queue de soupape 11 tandis que ledit porte-joint 67 peut également comporter un joint de porte joint 75 qui forme une étanchéité entre ledit porte-joint 67 et l’actionneur de soupape d'admission 50.Said seal carrier 67 may advantageously include a valve stem seal 74 which forms a seal between said seal carrier 67 and the valve stem 11 while said seal carrier 67 may also include a seal carrier seal 75 which forms a seal. sealing between said seal carrier 67 and the intake valve actuator 50.

On remarque en figures 1 et 2 que le porte-joint de queue de soupape à mémoire de position 67 peut être maintenu plaqué contre l’actionneur de soupape d'admission 50 par un ressort de porte-joint de queue de soupape 68 qui peut être constitué d’un empilement de rondelles élastiques, d’un ressort hélicoïdal, ou de tout autre type de ressort connu de l’homme de l’art.Note in Figures 1 and 2 that the position memory valve stem seal holder 67 can be held pressed against the intake valve actuator 50 by a valve stem seal holder spring 68 which can be consisting of a stack of spring washers, a coil spring, or any other type of spring known to those skilled in the art.

On remarque que l’effort de placage exercé par ledit ressort 68 sur ledit porte-joint 67 tend à maintenir ce dernier en position par rapport à l’actionneur de soupape d'admission 50 par friction, ceci sans lui interdire de se déplacer lorsque la queue de soupape 11 lui imprime un effort radial d’intensité suffisante.It is noted that the pressing force exerted by said spring 68 on said seal carrier 67 tends to maintain the latter in position relative to the inlet valve actuator 50 by friction, this without preventing it from moving when the valve stem 11 imparts to it a radial force of sufficient intensity.

A titre de variante du plenum articulé 1 suivant l’invention, on a montré en figures 1 à 3 que le corps de plenum 2 peut recevoir l’actionneur de soupape d'admission 50 par l’intermédiaire d’une entretoise de découplage thermique 13 qui réalise une étanchéité et un centrage avec le corps de plenum 2 d’une part, et avec l’actionneur de soupape d'admission 50 d’autre part.As a variant of the articulated plenum 1 according to the invention, it has been shown in FIGS. 1 to 3 that the plenum body 2 can receive the intake valve actuator 50 via a thermal decoupling spacer 13 which achieves sealing and centering with the plenum body 2 on the one hand, and with the intake valve actuator 50 on the other hand.

Avantageusement, l’entretoise de découplage thermique 13 est réalisée dans un matériau à faible conductivité thermique tel que l’oxyde de zirconium.Advantageously, the thermal decoupling spacer 13 is made of a material with low thermal conductivity such as zirconium oxide.

On remarque - particulièrement en figures 1 et 2 - que la partie inférieure de l’entretoise de découplage thermique 13 peut former un écran thermique d'entretoise 20 qui protège l’actionneur de soupape d'admission 50 de la chaleur émise par le gaz de travail 37, ce dernier circulant à haute température dans le conduit d’admission 3 que forme le corps de plenum 2.Note - particularly in Figures 1 and 2 - that the lower part of the thermal decoupling spacer 13 can form a spacer heat shield 20 which protects the intake valve actuator 50 from the heat emitted by the exhaust gas. work 37, the latter circulating at high temperature in the intake duct 3 formed by the plenum body 2.

On note que la protection thermique de l’actionneur de soupape d'admission 50 que constitue l’écran thermique d'entretoise 20 peut s’ajouter ou se substituer à un circuit de refroidissement de corps d'actionneur 69 particulièrement visible en figures 1 et 2, que peut comporter l’actionneur de soupape d'admission 50 en sa partie inférieure.It is noted that the thermal protection of the inlet valve actuator 50 constituted by the spacer heat shield 20 can be added to or substituted for an actuator body cooling circuit 69 particularly visible in FIGS. 1 and 2, which may include the intake valve actuator 50 in its lower part.

En figures 1 à 3, on a montré que les moyens de contention 17 peuvent être constitués d’au moins une plaque de contention d'actionneur 41 maintenue plaquée contre l’actionneur de soupape d'admission 50 par au moins un tirant de plaque 43 et par l’intermédiaire d’au moins une butée de plaque 42.In FIGS. 1 to 3, it has been shown that the containment means 17 may consist of at least one actuator containment plate 41 held pressed against the intake valve actuator 50 by at least one plate tie rod 43 and through at least one plate abutment 42.

Ainsi, l’actionneur de soupape d'admission 50 est maintenu plaqué sur le corps de plenum 2 par l’intermédiaire d’une face d'appui d'actionneur 12 que présente l’orifice d'actionneur 8, ceci tandis que l’extrémité troncosphérique côté brûleur 5 est maintenue plaquée sur la surface troncosphérique complémentaire côté brûleur 14 et/ou que l’extrémité troncosphérique côté culasse 7 est maintenue plaquée sur la surface troncosphérique complémentaire côté culasse 15.Thus, the inlet valve actuator 50 is held pressed against the plenum body 2 by means of an actuator bearing face 12 which the actuator orifice 8 presents, this while the burner-side truncated end 5 is held pressed against the burner-side complementary truncated surface 14 and/or that the cylinder head-side truncated end 7 is held pressed against the cylinder head-side complementary truncated surface 15.

Comme montré en figures 1 à 3, on remarque que la butée de plaque 42 peut être fixe ou articulée, et être constituée d’une ou plusieurs pièces intercalées ou juxtaposées. On remarque d’ailleurs en figure 3 que deux plaques de contention d'actionneur 41 peuvent être reliées entre-elles par des tirants de plaque 43, la première dite plaque 41 maintenant plaqué un premier actionneur de soupape d'admission 50 sur un premier plenum articulé 1 coopérant avec la culasse supérieure de détendeur 33 tandis que la deuxième dite plaque 41 maintient plaqué un deuxième actionneur de soupape d'admission 50 sur un deuxième plenum articulé 1 coopérant avec la culasse inférieure de détendeur 34.As shown in Figures 1 to 3, it is noted that the plate abutment 42 can be fixed or articulated, and consist of one or more interposed or juxtaposed parts. It is also noted in Figure 3 that two actuator containment plates 41 can be interconnected by plate tie rods 43, the first said plate 41 now pressed a first intake valve actuator 50 on a first plenum hinged 1 cooperating with the upper cylinder head of the expander 33 while the second said plate 41 holds a second intake valve actuator 50 pressed against a second hinged plenum 1 cooperating with the lower cylinder head of the expander 34.

La figure 1 montre que les moyens de contention 17 peuvent également être constitués d’au moins un étau de contention de plenum côté brûleur 71 qui appuie directement ou indirectement - au voisinage de l’orifice d'entrée de plenum 4 et en direction de ce dernier - sur le corps de plenum 2 par l’intermédiaire d’au moins une surface d'appui d'étau 65.Figure 1 shows that the restraining means 17 can also consist of at least one burner-side plenum restraining vice 71 which presses directly or indirectly - in the vicinity of the plenum inlet orifice 4 and in the direction of this last - on the plenum body 2 via at least one vice bearing surface 65.

On note qu’il peut être prévu qu’un même étau de contention de plenum côté brûleur 71 plaque simultanément les extrémités troncosphériques côté brûleur 5 respectives de deux plenums articulés 1 sur les surfaces troncosphériques complémentaires côté brûleur 14 avec lesquelles elles coopèrent, le premier plenum articulé 1 coopérant avec la culasse supérieure de détendeur 33 tandis que le deuxième plenum articulé 1 coopère avec la culasse inférieure de détendeur 34.It should be noted that provision can be made for the same burner-side plenum containment vice 71 to simultaneously plate the respective burner-side truncospherical ends 5 of two articulated plenums 1 on the burner-side complementary truncospheric surfaces 14 with which they cooperate, the first plenum articulated 1 cooperating with the upper cylinder head of the regulator 33 while the second articulated plenum 1 cooperates with the lower cylinder head of the regulator 34.

Comme l’illustre particulièrement la figure 1, on remarque que l’effort de contention qu’exerce l’étau de contention de plenum côté brûleur 71 sur le ou les plenums articulés 1 avec le ou lesquels il coopère peut avantageusement être réglé au moyen d’un écrou de réglage d'effort d'étau 73 qui comprime un ressort d'étau de contention de plenum 72.As particularly illustrated in Figure 1, it is noted that the restraint force exerted by the burner-side plenum restraint vice 71 on the articulated plenum(s) 1 with the one or more it cooperates can advantageously be adjusted by means of a vise force adjustment nut 73 which compresses a plenum restraining vise spring 72.

FONCTIONNEMENT DE L’INVENTION:OPERATION OF THE INVENTION:

Le fonctionnement du plenum articulé 1 selon l’invention se comprend aisément à la vue des figures 1 à 3.The operation of the articulated plenum 1 according to the invention is easily understood from the view of Figures 1 to 3.

Pour détailler ledit fonctionnement, le plenum articulé 1 est montré en figures 1 à 3 tel qu’il peut être mis en œuvre sur le moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 objet du brevet WO2016/120560 appartenant au demandeur, lequel est ici perfectionné en ce qu’il est constitué d’un cylindre détendeur à double effet à support adaptatif tel que décrit dans le brevet WO2017/046479 qui appartient également au demandeur et qui permet à l’ensemble cylindre-culasses de détendeur 35 dudit moteur 30 de se dilater librement sous l’effet de la temperature.To detail said operation, the articulated plenum 1 is shown in Figures 1 to 3 as it can be implemented on the heat engine with transfer-expansion and regeneration 30 subject of patent WO2016/120560 belonging to the applicant, which is improved here in that it consists of a double-acting expander cylinder with adaptive support as described in patent WO2017/046479 which also belongs to the applicant and which allows the expander cylinder-head assembly 35 of said engine 30 to expand freely under the effect of temperature.

On remarque également en figures 1 à 3 que le moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 reçoit le système de refroidissement régénératif objet du brevet WO2018/154214 appartenant également au demandeur, prévu à titre de perfectionnement dudit moteur 30.It is also noted in Figures 1 to 3 that the thermal transfer-expansion and regeneration engine 30 receives the regenerative cooling system which is the subject of patent WO2018/154214 also belonging to the applicant, provided as an improvement to said engine 30.

Ainsi, on notera en figures 1 à 3 la présence d’une enceinte de refroidissement 47 et d’un espace de circulation des gaz 44, ces organes 47, 44 étant caractéristiques du système de refroidissement régénératif objet du brevet WO2018/154214.Thus, it will be noted in Figures 1 to 3 the presence of a cooling enclosure 47 and a gas circulation space 44, these bodies 47, 44 being characteristic of the regenerative cooling system subject of patent WO2018/154214.

La figure 3 est une vue d’ensemble du moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 tel qu’il peut être prévu pour recevoir le plenum articulé 1 suivant l’invention.FIG. 3 is an overall view of the thermal transfer-expansion and regeneration engine 30 as it may be provided to receive the articulated plenum 1 according to the invention.

Sur ladite figure 3, on remarque le piston à double effet de détendeur 31 qui peut se déplacer en translation longitudinale dans un cylindre de détendeur 32 dont l’extrémité supérieure est obturée par une culasse supérieure de détendeur 33 tandis que son extrémité inférieure est obturée par une culasse inférieure de détendeur 34. Ainsi, ledit cylindre 32 forme avec lesdites culasses 33, 34 un ensemble cylindre-culasses de détendeur 35.In said figure 3, we note the double-acting regulator piston 31 which can move in longitudinal translation in a cylinder of the regulator 32, the upper end of which is closed by an upper yoke of the regulator 33 while its lower end is closed by a lower cylinder head of the regulator 34. Thus, said cylinder 32 forms with said cylinder heads 33, 34 a cylinder-breech assembly of the regulator 35.

On note en figure 3 que le moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 comprend un compresseur 36 qui comprime un gaz de travail 37. Ledit gaz 37 est destiné à être détendu dans le cylindre de détendeur 32 après avoir été préchauffé dans un échangeur thermique de régénération 38, puis surchauffé par une source de chaleur 39 qui, en l’occurrence et selon l’exemple non-limitatif exposé ici pour illustrer le fonctionnement du plenum articulé 1 suivant l’invention, est un brûleur connu en soi.It is noted in FIG. 3 that the heat engine with transfer-expansion and regeneration 30 comprises a compressor 36 which compresses a working gas 37. Said gas 37 is intended to be expanded in the expander cylinder 32 after having been preheated in a heat exchanger regeneration 38, then overheated by a heat source 39 which, in this case and according to the non-limiting example presented here to illustrate the operation of the articulated plenum 1 according to the invention, is a burner known per se.

En se détendant, le gaz de travail 37 produit sur le piston à double effet de détendeur 31 un travail mécanique qui est transmis à un arbre de sortie de puissance 40 logé dans un carter de transmission 45.By expanding, the working gas 37 produces mechanical work on the double-acting expander piston 31 which is transmitted to a power output shaft 40 housed in a transmission housing 45.

On remarque que le gaz de travail 37 est acheminé depuis la source de chaleur 39 jusqu’au cylindre de détendeur 32 successivement via un conduit de sortie brûleur 46 puis via le conduit d’admission 3 que constitue le corps de plenum 2 du plenum articulé 1 suivant l’invention.It is noted that the working gas 37 is routed from the heat source 39 to the expansion valve cylinder 32 successively via a burner outlet duct 46 then via the inlet duct 3 which constitutes the plenum body 2 of the articulated plenum 1 according to the invention.

On remarque en figures 1 à 3 l’actionneur de soupape d'admission 50 qui pilote la soupape d'admission 10 et qui n’est autre qu’un actionneur hydraulique de soupape à régénération 51 tel que décrit dans la demande de brevet français N°1759206 du 2 octobre 2017 qui appartient au demandeur. En figure 3, on remarque le moteur hydraulique de fermeture et régénération 70 dont fait état ladite demande de brevet.Note in Figures 1 to 3 the intake valve actuator 50 which controls the intake valve 10 and which is none other than a hydraulic valve actuator regeneration 51 as described in the French patent application N °1759206 of October 2, 2017 which belongs to the applicant. In FIG. 3, we note the hydraulic motor for closing and regenerating 70 mentioned in said patent application.

Particulièrement en figures 1 et 2, on reconnaît les principaux constituants de l’actionneur hydraulique de soupape à régénération 51 que décrit la demande de brevet français N°1759206. Parmi ces constituants, on retrouve un vérin d’actionneur 52 qui comprend un piston de vérin d’actionneur 53 pour former une chambre hydraulique d’actionneur 54. L’introduction d’un fluide hydraulique dans ladite chambre hydraulique 54 ou son expulsion depuis ladite chambre 54 s’opère selon cet exemple non-limitatif de réalisation au moyen de vannes hydrauliques tubulaire 55 pilotées par un actionneur de vanne à solénoïde 56.Particularly in Figures 1 and 2, we recognize the main constituents of the hydraulic actuator of regenerative valve 51 described in French patent application No. 1759206. Among these components, there is an actuator cylinder 52 which comprises an actuator cylinder piston 53 to form an actuator hydraulic chamber 54. The introduction of a hydraulic fluid into said hydraulic chamber 54 or its expulsion from said chamber 54 operates according to this non-limiting embodiment by means of tubular hydraulic valves 55 controlled by a solenoid valve actuator 56.

On remarque que le piston de vérin d’actionneur 53 agit sur la queue de soupape 11 de la soupape d'admission 10 par l’intermédiaire d’une came-levier de levée de soupape 57 qui est reliée à ladite queue de soupape 11 par une liaison pivot de came-levier 58.It will be noted that the actuator cylinder piston 53 acts on the valve stem 11 of the intake valve 10 via a valve lift lever cam 57 which is connected to said valve stem 11 by a cam-lever pivot connection 58.

La came-levier de levée de soupape 57 repose sur un plateau de roulement-glissement de came-levier 59 avec lequel elle réagit pour lever ou reposer la soupape d'admission 10.The valve lift cam-lever 57 rests on a cam-lever slip plate 59 with which it reacts to lift or reset the intake valve 10.

On note qu’un arceau d'orientation de came-levier 60 peut avantageusement conserver son orientation à la came-levier de levée de soupape 57 selon un axe parallèle à la queue de soupape 11.It is noted that a cam-lever orientation hoop 60 can advantageously retain its orientation to the valve lift cam-lever 57 along an axis parallel to the valve stem 11.

Les figures 1 et 2 montrent également le vérin de rappel de soupape 61 qui rappelle la soupape d'admission 10 vers son siège, ledit vérin 61 étant notamment constitué d’un piston de vérin de rappel de soupape 62 pour former une chambre hydraulique de vérin de rappel de soupape 63.Figures 1 and 2 also show the valve return cylinder 61 which recalls the inlet valve 10 towards its seat, said cylinder 61 being in particular made up of a valve return cylinder piston 62 to form a hydraulic cylinder chamber valve reminder 63.

Sous le plateau de roulement-glissement de came-levier 59, on remarque également le vérin de rattrapage de jeu 64 qui compense les déformations et les dilatations des différents composants qui constituent l’actionneur hydraulique de soupape à régénération 51, ceci pour conférer à ce dernier un fonctionnement adéquat quelles que soient les sollicitations mécaniques et thermiques auxquelles il est soumis.Under the rolling-sliding plate of the cam-lever 59, one also notices the backlash actuator 64 which compensates for the deformations and expansions of the various components which constitute the hydraulic actuator of the regenerative valve 51, this to confer on this last an adequate operation whatever the mechanical and thermal stresses to which it is subjected.

Nous supposerons ici que l’ensemble cylindre-culasses de détendeur 35 est maintenu à une température de sept cents degrés Celsius par l’enceinte de refroidissement 47 que prévoit le système de refroidissement régénératif objet du brevet WO2018/154214, cependant que le gaz de travail 37 sort de la source de chaleur 39 à une température de mille trois cents degrés Celsius.We will assume here that the regulator cylinder-head assembly 35 is maintained at a temperature of seven hundred degrees Celsius by the cooling enclosure 47 provided for by the regenerative cooling system subject of patent WO2018/154214, while the working gas 37 emerges from the heat source 39 at a temperature of one thousand three hundred degrees Celsius.

Nous supposerons également qu’avantageusement et grâce audit système de refroidissement régénératif, l’ensemble cylindre-culasses de détendeur 35 est réalisé en fonte, matériau notoirement utilisé dans la motorisation, que cette dernière soit par exemple destinée à une automobile, à un camion ou à un navire.We will also assume that advantageously and thanks to said regenerative cooling system, the regulator cylinder-head assembly 35 is made of cast iron, a material notoriously used in motorization, whether the latter is for example intended for an automobile, a truck or to a ship.

Nous supposerons également ici que le conduit de sortie brûleur 46 et le corps de plenum 2 du plenum articulé 1 suivant l’invention sont réalisés en carbure de silicium dont la température de fonctionnement est égale à celle du gaz de travail 37 sortant de la source de chaleur 39, c’est-à-dire mille trois cents degrés Celsius selon l’exemple pris ici à titre non-limitatif.We will also assume here that the burner outlet pipe 46 and the plenum body 2 of the articulated plenum 1 according to the invention are made of silicon carbide, the operating temperature of which is equal to that of the working gas 37 exiting from the source of heat 39, that is to say one thousand three hundred degrees Celsius according to the example taken here without limitation.

La soupape d'admission 10 quant à elle est ici réalisée en nitrure de silicium s’agissant de sa partie la plus proche du siège de soupape 9 avec lequel elle coopère, et en acier s’agissant de la partie de sa queue de soupape 11 qui pénètre à l’intérieur de l’actionneur de soupape d'admission 50 et qui coopère avec la came-levier de levée de soupape 57.The intake valve 10 for its part is here made of silicon nitride with regard to its part closest to the valve seat 9 with which it cooperates, and of steel with regard to the part of its valve stem 11 which penetrates inside the intake valve actuator 50 and which cooperates with the valve lift cam-lever 57.

On notera que la partie de la soupape d'admission 10 qui est réalisée en nitrure de silicium est portée en fonctionnement à une température principalement proche de mille trois cents degrés Celsius, tandis que la partie de la queue de soupape 11 qui est faite d’acier est portée en fonctionnement à une température principalement proche de cent degrés Celsius. On peut ici préciser que la partie de la queue de soupape 11 faite d’acier est avantageusement montée frettée sur la partie de ladite queue 11 faite de nitrure de silicium.It will be noted that the part of the intake valve 10 which is made of silicon nitride is brought in operation to a temperature mainly close to one thousand three hundred degrees Celsius, while the part of the valve stem 11 which is made of steel is brought in operation to a temperature mainly close to one hundred degrees Celsius. It can be specified here that the part of the valve stem 11 made of steel is advantageously mounted shrink-wrapped on the part of said stem 11 made of silicon nitride.

On comprend que lorsque l’ensemble cylindre-culasses de détendeur 35 se dilate sous l’effet de sa température de fonctionnement qui est voisine de sept cents degrés Celsius, et que le corps de plenum 2 et le conduit de sortie brûleur 46 en font de même lorsqu’ils sont soumis à une température de l’ordre de mille trois cents degrés Celsius, la distance qui sépare l’extrémité troncosphérique côté brûleur 5 de l’extrémité troncosphérique côté culasse 7 d’un même plenum articulé 1 s’accroît.It will be understood that when the cylinder-regulator yoke assembly 35 expands under the effect of its operating temperature, which is close to seven hundred degrees Celsius, and when the plenum body 2 and the burner outlet duct 46 make it even when subjected to a temperature of the order of one thousand three hundred degrees Celsius, the distance which separates the truncated end on the burner side 5 from the truncated end on the cylinder head side 7 of the same articulated plenum 1 increases.

Ceci vaut pour chaque plenum articulé 1 tel que représenté en figure 3. On déduit aisément de cette augmentation de distance et des différentes dilatations qui viennent d’être évoquées que l’orientation desdits plenums articulés 1 varie par rapport à la culasse supérieure de détendeur 33 ou la culasse inférieure de détendeur 34 avec laquelle ils coopèrent d’une part, et par rapport au conduit de sortie brûleur 46 sur lequel ils se raccordent de façon étanche d’autre part.This is valid for each articulated plenum 1 as represented in FIG. 3. It is easy to deduce from this increase in distance and from the various expansions which have just been mentioned that the orientation of said articulated plenums 1 varies with respect to the upper yoke of the regulator 33 or the lower cylinder head of the regulator 34 with which they cooperate on the one hand, and with respect to the burner outlet duct 46 to which they are connected in a leaktight manner on the other hand.

Cette variation d’orientation relative desdits plenums 1 est rendue possible par le plenum articulé 1 suivant l’invention grâce à l’extrémité troncosphérique côté brûleur 5 qui forme une première liaison rotule étanche 16 avec la surface troncosphérique complémentaire côté brûleur 14 qui lui fait face. Ladite variation est également rendue possible grâce à l’extrémité troncosphérique côté culasse 7 qui forme une deuxième liaison rotule étanche 16 avec la surface troncosphérique complémentaire côté culasse 15 qui lui fait également face.This relative orientation variation of said plenums 1 is made possible by the articulated plenum 1 according to the invention thanks to the truncated end on the burner side 5 which forms a first sealed ball joint 16 with the complementary truncated surface on the burner side 14 which faces it . Said variation is also made possible thanks to the truncospherical end on the cylinder head side 7 which forms a second sealed ball joint 16 with the complementary truncospheric surface on the cylinder head side 15 which also faces it.

Ainsi, le plenum articulé 1 suivant l’invention s’adapte automatiquement aux variations de la distance entre la culasse supérieure de détendeur 33 et la culasse inférieure de détendeur 34, et entre lesdites culasses 33, 34 et le conduit de sortie brûleur 46 auquel elles sont reliées par l’intermédiaire du corps de plenum 2 avec lequel elles coopèrent.Thus, the articulated plenum 1 according to the invention automatically adapts to variations in the distance between the upper yoke of the regulator 33 and the lower yoke of the regulator 34, and between said yokes 33, 34 and the burner outlet duct 46 to which they are connected via the plenum body 2 with which they cooperate.

On remarque en figure 3 que les quatre actionneurs de soupape d'admission 50 que comporte le moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 sont portés chacun par un corps de plenum 2 sur lequel lesdits actionneurs 50 prennent appui chacun par l’intermédiaire d’une face d'appui d'actionneur 12 que présente l’orifice d'actionneur 8 avec lequel ils coopèrent.It will be noted in FIG. 3 that the four intake valve actuators 50 that comprise the heat engine with transfer-expansion and regeneration 30 are each carried by a plenum body 2 on which said actuators 50 each bear by means of an actuator bearing surface 12 which the actuator orifice 8 with which they cooperate presents.

On remarque en figures 1 à 3 qu’une entretoise de découplage thermique 13 s’intercale avantageusement entre l’actionneur de soupape d’admission 50 et le corps de plenum 2 qui le porte.Note in Figures 1 to 3 that a thermal decoupling spacer 13 is advantageously inserted between the intake valve actuator 50 and the plenum body 2 which carries it.

L’entretoise de découplage thermique 13 est selon cet exemple non-limitatif réalisée dans un matériau à faible conductivité thermique tel que l’oxyde de zirconium, tandis que sa partie inférieure forme un écran thermique d'entretoise 20 qui protège l’actionneur de soupape d'admission 50 de la chaleur émise par le gaz de travail 37 qui circule à haute température dans le conduit d’admission 3 que forme le corps de plenum 2.The thermal decoupling spacer 13 is according to this non-limiting example made of a material with low thermal conductivity such as zirconium oxide, while its lower part forms a spacer heat shield 20 which protects the valve actuator intake 50 of the heat emitted by the working gas 37 which circulates at high temperature in the intake duct 3 formed by the plenum body 2.

On remarque en figures 1 et 2 qu’à la protection thermique de l’actionneur de soupape d'admission 50 que constitue l’écran thermique d'entretoise 20 s’ajoute un circuit de refroidissement de corps d'actionneur 69 dans lequel circule un fluide caloporteur tel qu’un mélange d’eau et de glycol maintenu à une température voisine de cent degrés Celsius.It will be noted in FIGS. 1 and 2 that to the thermal protection of the intake valve actuator 50 constituted by the spacer heat shield 20 is added an actuator body cooling circuit 69 in which circulates a heat transfer fluid such as a mixture of water and glycol maintained at a temperature close to one hundred degrees Celsius.

En figures 1 à 3, on a montré les moyens de contention 17 qui permettent d’une part, de maintenir l’actionneur de soupape d'admission 50 plaqué de manière étanche sur le corps de plenum 2 avec lequel il coopère, et d’autre part, de maintenir plaquée l’extrémité troncosphérique côté culasse 7 sur la surface troncosphérique complémentaire côté culasse 15 avec laquelle coopère ladite extrémité 7, ceci tout en maintenant plaquée l’extrémité troncosphérique côté brûleur 5 avec la surface troncosphérique complémentaire côté brûleur 14 avec laquelle coopère ladite extrémité 5.In FIGS. 1 to 3, the containment means 17 have been shown which make it possible, on the one hand, to hold the inlet valve actuator 50 tightly pressed against the plenum body 2 with which it cooperates, and to on the other hand, to keep the truncated cylinder head end 7 pressed against the complementary truncated cylinder head side surface 15 with which said end 7 cooperates, this while keeping the truncated burner side 5 pressed against the complementary truncated burner side surface 14 with which cooperates said end 5.

En figures 1 à 3, on remarque que les moyens de contention 17 qui maintiennent plaqué l’actionneur de soupape d'admission 50 sur le corps de plenum 2 d’une part, et l’extrémité troncosphérique côté culasse 7 sur la surface troncosphérique complémentaire côté culasse 15 d’autre part, prennent la forme d’une plaque de contention d'actionneur 41 qui exerce un effort de placage sur l’actionneur de soupape d'admission 50 en direction du corps de plenum 2 par l’intermédiaire d’une butée de plaque 42 qui est ici articulée et constituée de plusieurs pièces intercalées.In FIGS. 1 to 3, it can be seen that the restraint means 17 which hold the inlet valve actuator 50 flat on the plenum body 2 on the one hand, and the truncospherical end on the cylinder head side 7 on the complementary truncospheric surface on the cylinder head side 15 on the other hand, take the form of an actuator retaining plate 41 which exerts a pressing force on the intake valve actuator 50 in the direction of the plenum body 2 via a plate abutment 42 which is articulated here and consists of several interposed parts.

On remarque en figure 3 que deux plaques de contention d'actionneur 41 sont reliées entre-elles par des tirants de plaque 43, la première dite plaque 41 maintenant plaqué un actionneur de soupape d'admission 50 sur un plenum articulé 1 qui coopère avec la culasse supérieure de détendeur 33 tandis que la deuxième dite plaque 41 maintient plaqué un autre actionneur de soupape d'admission 50 sur un autre plenum articulé 1 qui coopère avec la culasse inférieure de détendeur 34.Note in Figure 3 that two actuator containment plates 41 are interconnected by plate tie rods 43, the first said plate 41 now pressed an inlet valve actuator 50 on an articulated plenum 1 which cooperates with the expander upper cylinder head 33 while the second said plate 41 holds another inlet valve actuator 50 flat against another articulated plenum 1 which cooperates with the lower expander cylinder head 34.

En figure 1, on remarque que les moyens de contention 17 comportent aussi un étau de contention de plenum côté brûleur 71 qui appuie - au voisinage de l’orifice d'entrée de plenum 4 et en direction de ce dernier - sur le corps de plenum 2 par l’intermédiaire d’au moins une surface d'appui d'étau 65 qui prend ici la forme d’une liaison rotule.In FIG. 1, it can be seen that the restraining means 17 also comprise a plenum restraining vice on the burner side 71 which presses - in the vicinity of the plenum inlet orifice 4 and in the direction of the latter - on the plenum body 2 via at least one vice bearing surface 65 which here takes the form of a ball joint.

Avantageusement, le même étau de contention de plenum côté brûleur 71 plaque simultanément les extrémités troncosphériques côté brûleur 5 respectives des deux plenums articulés 1 que comporte un même ensemble cylindre-culasses de détendeur 35 sur les surfaces troncosphériques complémentaires côté brûleur 14 avec lesquelles elles coopèrent, le premier plenum articulé 1 coopérant avec la culasse supérieure de détendeur 33 tandis que le deuxième plenum articulé 1 coopère avec la culasse inférieure de détendeur 34.Advantageously, the same burner-side plenum containment vice 71 simultaneously clamps the respective burner-side frustospherical ends 5 of the two articulated plenums 1 that comprise the same cylinder-regulator yoke assembly 35 on the complementary frustospherical surfaces on the burner side 14 with which they cooperate, the first articulated plenum 1 cooperating with the upper cylinder head of the regulator 33 while the second articulated plenum 1 cooperates with the lower cylinder head of the regulator 34.

Comme l’illustre la figure 1, l’effort de contention qu’exerce l’étau de contention de plenum côté brûleur 71 sur les plenums articulés 1 avec lesquels il coopère est ici et selon cet exemple non-limitatif réglable au moyen d’un écrou de réglage d'effort d'étau 73, ce dernier comprimant un ressort d'étau de contention de plenum 72 qui garantit une faible variation de l’effort de placage exercé par l’étau de contention de plenum côté brûleur 71 sur les plenums articulés 1 avec lesquels il coopère quelle que soit la dilatation des différents composants qu’enserre ledit étau 71.As illustrated in Figure 1, the restraint force exerted by the burner-side plenum restraint vice 71 on the articulated plenums 1 with which it cooperates is here and according to this non-limiting example adjustable by means of a vise force adjustment nut 73, the latter compressing a plenum restraining vise spring 72 which guarantees a small variation in the clamping force exerted by the burner side plenum restraining vise 71 on the plenums articulated 1 with which it cooperates regardless of the expansion of the various components that grips said vice 71.

Au même titre que l’ensemble cylindre-culasses de détendeur 35, les plenums articulés 1 et le conduit de sortie brûleur 46 avec lequel coopère ledit ensemble 35 se dilatent, l’entretoise de découplage thermique 13 et l’extrémité faite de nitrure de silicium de la soupape d'admission 10 se dilatent dans toutes les directions, voire se déforment sous l’effet des contraintes mécaniques et thermiques.In the same way as the cylinder-regulator yoke assembly 35, the articulated plenums 1 and the burner outlet duct 46 with which said assembly 35 cooperates expand, the thermal decoupling spacer 13 and the end made of silicon nitride of the inlet valve 10 expand in all directions, or even deform under the effect of mechanical and thermal stresses.

En outre, les tolérances de fabrication des différents composants 35, 1, 46, 13, 10 qui viennent d’être énumérés font que le positionnement de l’actionneur de soupape d'admission 50 par rapport à celui du siège de soupape 9 aménagé au niveau de l’orifice de sortie de plenum 6 varie en fonction des conditions de fonctionnement du moteur thermique à transfert-détente et régénération 30.In addition, the manufacturing tolerances of the various components 35, 1, 46, 13, 10 which have just been listed mean that the positioning of the intake valve actuator 50 with respect to that of the valve seat 9 arranged at the level of the plenum outlet orifice 6 varies according to the operating conditions of the thermal transfer-expansion and regeneration engine 30.

Pour autant, il faut garantir que la soupape d'admission 10 se repose toujours convenablement et de façon étanche sur le siège de soupape 9 qui est - selon l’exemple non-limitatif pris ici pour illustrer le fonctionnement du plenum articulé 1 selon l’invention - réalisé à l’intérieur du corps de plenum 2.However, it must be guaranteed that the inlet valve 10 always rests properly and tightly on the valve seat 9 which is - according to the non-limiting example taken here to illustrate the operation of the articulated plenum 1 according to the invention - made inside the plenum body 2.

La position relative de l’actionneur de soupape d'admission 50 par rapport à celle du siège de soupape 9 étant variable, le plenum articulé 1 suivant l’invention prévoit que le siège de soupape 9 présente une surface troncosphérique complémentaire côté siège 18 qui est ici prévue conique, ladite surface 18 coopérant avec une portée troncosphérique côté soupape 19 aménagée à l’extrémité de la soupape d'admission 10 de sorte que cette dernière peut s’orienter par rapport au plenum articulé 1 selon un angle limité, tout en réalisant dans tous les cas une étanchéité avec le siège de soupape 9 avec lequel elle coopère.The relative position of the intake valve actuator 50 with respect to that of the valve seat 9 being variable, the articulated plenum 1 according to the invention provides that the valve seat 9 has a complementary truncated surface on the seat side 18 which is here provided conical, said surface 18 cooperating with a frustospherical seat on the valve side 19 provided at the end of the inlet valve 10 so that the latter can be oriented with respect to the articulated plenum 1 according to a limited angle, while achieving in any case a seal with the valve seat 9 with which it cooperates.

C’est pour cette raison que la queue de soupape 11 de la soupape d'admission 10 coopère avec une rotule de guidage supérieur de queue de soupape 66 aménagée dans l’actionneur de soupape d'admission 50, ladite queue 11 pouvant translater selon son axe longitudinal dans ladite rotule 66 tandis que cette dernière permet à ladite soupape 10 de s’orienter selon un angle limité par rapport à l’actionneur de soupape d'admission 50 qui la pilote.It is for this reason that the valve stem 11 of the intake valve 10 cooperates with an upper valve stem guide ball joint 66 provided in the intake valve actuator 50, said stem 11 being able to translate according to its longitudinal axis in said ball joint 66 while the latter allows said valve 10 to orient at a limited angle with respect to the intake valve actuator 50 which drives it.

En outre les figures 1 et 2 montrent que la queue de soupape 11 peut translater selon son axe longitudinal dans un porte-joint de queue de soupape à mémoire de position 67 qui est aménagée dans l’actionneur de soupape d'admission 50.In addition, Figures 1 and 2 show that the valve stem 11 can translate along its longitudinal axis in a position memory valve stem seal carrier 67 which is fitted in the intake valve actuator 50.

Le porte-joint de queue de soupape à mémoire de position 67 peut se déplacer radialement par rapport audit actionneur 50 lorsque la queue de soupape 11 exerce sur lui un effort radial. On remarque en figures 1 et 2 que ledit porte-joint 67 comporte d’une part, un joint de queue de soupape 74 qui forme une étanchéité entre lui-même et la queue de soupape 11 et d’autre part, un joint de porte joint 75 qui forme une étanchéité entre ledit porte-joint 67 et l’actionneur de soupape d'admission 50.The position memory valve stem seal carrier 67 can move radially relative to said actuator 50 when the valve stem 11 exerts a radial force on it. Note in Figures 1 and 2 that said seal carrier 67 comprises on the one hand, a valve stem seal 74 which forms a seal between itself and the valve stem 11 and on the other hand, a door seal seal 75 which forms a seal between said seal carrier 67 and the intake valve actuator 50.

Sur les figures 1 et 2, on remarque que le porte-joint de queue de soupape à mémoire de position 67 est maintenu plaqué contre l’actionneur de soupape d'admission 50 par un ressort de porte-joint de queue de soupape 68 qui est ici constitué d’un empilement de rondelles élastiques.In Figures 1 and 2, it is noted that the position memory valve stem seal carrier 67 is held pressed against the intake valve actuator 50 by a valve stem seal carrier spring 68 which is here consisting of a stack of spring washers.

Le dispositif de réorientation de la soupape d'admission 10 que constitue l’ensemble des moyens qui vient d’être décrit permet au corps de plenum 2 de se déformer et de se dilater, à l’extrémité faite de nitrure de silicium de la soupape d'admission 10 de s’allonger, et aux jeux trouvés d’une part entre l’entretoise de découplage thermique 13 et l’actionneur de soupape d'admission 50 et d’autre part entre ladite entretoise 13 et l’orifice d'actionneur 8 d’être rattrapés sans que jamais ne soit compromise l’étanchéité que forme la soupape d'admission 10 avec le siège de soupape 9 avec lequel elle coopère.The device for reorienting the inlet valve 10 constituted by the set of means which has just been described allows the plenum body 2 to deform and expand, at the end made of silicon nitride of the valve intake 10 to lengthen, and to the clearances found on the one hand between the thermal decoupling spacer 13 and the intake valve actuator 50 and on the other hand between said spacer 13 and the orifice of actuator 8 to be caught up without ever compromising the seal formed by the intake valve 10 with the valve seat 9 with which it cooperates.

En effet, lorsque du fait de dilatations, de déformations ou de rattrapage de jeux la soupape d'admission 10 après s’être ouverte ne se retrouve plus exactement dans l’axe du siège de soupape 9 avec lequel elle coopère, à la fermeture de ladite soupape 10 un côté seulement de sa portée troncosphérique côté soupape 19 bute d’abord sur le siège de soupape 9 qui en l’occurrence est conique.Indeed, when due to expansions, deformations or taking up play, the inlet valve 10 after having opened is no longer exactly in the axis of the valve seat 9 with which it cooperates, when the valve is closed said valve 10 only one side of its frustospherical seat 19 on the valve side first abuts on the valve seat 9 which in this case is conical.

La soupape d'admission 10 poursuivant sa fermeture, le cône que forme le siège de soupape 9 ramène la portée troncosphérique côté soupape 19 au centre dudit siège 9 au fur et à mesure que se ferme la soupape d'admission 10.As the intake valve 10 continues to close, the cone formed by the valve seat 9 brings the frustocospheric seat 19 on the valve side back to the center of said seat 9 as the intake valve 10 closes.

Ce faisant, la queue de soupape 11 exerce un effort radial sur le porte-joint de queue de soupape à mémoire de position 67 de sorte que ce dernier se déplace radialement par rapport à l’actionneur de soupape d'admission 50, ce qu’autorise la rotule de guidage supérieur de queue de soupape 66.In doing so, the valve stem 11 exerts a radial force on the position memory valve stem seal carrier 67 so that the latter moves radially with respect to the intake valve actuator 50, which allows the valve stem upper guide ball joint 66.

A l’ouverture suivante de la soupape d'admission 10, comme l’effort de placage exercé par le ressort de porte-joint de queue de soupape 68 sur le porte-joint de queue de soupape à mémoire de position 67 freine ce dernier par rapport à l’actionneur de soupape d'admission 50, ledit porte-joint 67 conserve l’orientation de la soupape d'admission 10 par rapport audit actionneur 50 jusqu’à la fermeture suivante de ladite soupape 10.At the next opening of the intake valve 10, as the pressing force exerted by the valve stem seal carrier spring 68 on the position memory valve stem seal carrier 67 brakes the latter by relative to the intake valve actuator 50, said seal carrier 67 retains the orientation of the intake valve 10 relative to said actuator 50 until the next closure of said valve 10.

Ainsi, la soupape d'admission 10 est maintenue de proche en proche toujours dans l’axe du siège de soupape 9 avec lequel elle coopère, ceci sans empêcher les différentes pièces constitutives du plenum articulé 1 suivant l’invention ou du moteur thermique à transfert-détente et régénération 30 de se déformer et/ou de se dilater librement, au gré des contraintes de fonctionnement dudit moteur 30.Thus, the inlet valve 10 is maintained step by step always in the axis of the valve seat 9 with which it cooperates, this without preventing the various constituent parts of the articulated plenum 1 according to the invention or of the heat transfer engine -relaxation and regeneration 30 to deform and/or expand freely, depending on the operating constraints of said motor 30.

On note d’ailleurs que cette stratégie de maintient en bonne orientation de la soupape d'admission 10 se combine avantageusement avec le rattrapage de jeu opéré par le vérin de rattrapage de jeu 64, ledit rattrapage de jeu étant précisément décrit dans la demande de brevet français N°1759206 du 2 octobre 2017 appartenant au demandeur.It is also noted that this strategy of maintaining the correct orientation of the inlet valve 10 is advantageously combined with the play adjustment operated by the play adjustment jack 64, said adjustment of play being precisely described in the patent application French N°1759206 of October 2, 2017 belonging to the applicant.

Les possibilités du plenum articulé 1 suivant l’invention ne s’en limitent pas aux applications qui viennent d’être décrites et il doit d’ailleurs être entendu que la description qui précède n’a été donnée qu’à titre d’exemple et qu’elle ne limite nullement le domaine de ladite invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d’exécution décrits par tout autre équivalent.The possibilities of the articulated plenum 1 according to the invention are not limited to the applications which have just been described and it must also be understood that the preceding description has been given only by way of example and that it does not in any way limit the field of said invention, which cannot be departed from by replacing the details of execution described by any other equivalent.

Claims

Articulated plenum (1) provided for a heat engine with transfer-expansion and regeneration (30) whose double-acting expander piston (31) moves in an expander cylinder (32) the latter constituting with an upper expander cylinder head ( 33) and an expander lower cylinder head (34) an expander cylinder-head assembly (35), said engine (30) comprising a compressor (36) which compresses a working gas (37) before expelling it into an exchanger thermal regeneration (38) in which said gas (37) is preheated while on leaving said exchanger (38) said gas (37) is superheated by a heat source (39) before being introduced - via a burner outlet (46) then an inlet duct (3) and by an inlet valve (10) controlled by an inlet valve actuator (50) - into the expander cylinder (32) to be expanded there and produce work on a power output shaft (40), said gas (37) then being expelled from the expander cylinder (32) before being reintroduced into the regeneration heat exchanger (38) to be cooled there by yielding part of its heat to the working gas (37) which enters said exchanger (38) to be preheated there, said plenum (1) beingcharacterized in that it understand:

A hollow plenum body (2) which forms the intake duct (3) and which includes a plenum inlet (4) which communicates with the heat source (39), a plenum outlet (6 ) which opens into the expander cylinder (32) via either the expander upper cylinder head (33) or the expander lower cylinder head (34), and an actuator port (8) which receives the intake valve actuator (50);
A frusto-spherical end on the burner side (5) arranged at the level of the plenum inlet orifice (4), said end (5) forming a leaktight ball joint (16) with a complementary truncated-spherical surface on the burner side (14) arranged at the exterior of the burner outlet duct (46);
A truncospherical end on the cylinder head side (7) arranged at the level of the plenum outlet orifice (6), said end (7) forming a sealed ball joint (16) with a complementary truncospherical surface on the cylinder head side (15) arranged at the exterior of the upper regulator cylinder head (33) or of the lower regulator cylinder head (34);
A valve seat (9) provided in the vicinity of the plenum outlet orifice (6), the inlet valve (10) being able to rest on the said seat (9) to close the said orifice (6);
Restraint means (17) which, on the one hand, hold the burner-side truncated end (5) pressed against the burner-side complementary truncated surface (14), and which, on the other hand, hold the cylinder head-side truncated end ( 7) pressed against the complementary truncated surface on the cylinder head side (15).

Articulated plenum according to Claim 1, characterized in that the valve seat (9) has a complementary truncated surface on the seat side (18) which cooperates with a truncated surface on the valve side (19) arranged at the end of the inlet valve (10), said surface (18) and said bearing surface (19) forming a sealed ball joint (16) when they are in contact with one another.

Articulated plenum according to Claim 2, characterized in that the inlet valve (10) comprises a valve stem (11) which can translate along its longitudinal axis in or with an upper valve stem guide ball joint (66) housed in the intake valve actuator (50), said ball joint (66) allowing said valve (10) to orient at a limited angle with respect to said actuator (50).

Articulated plenum according to Claim 3, characterized in that the valve stem (11) can translate along its longitudinal axis in a valve stem seal carrier with position memory (67) which is housed in the valve actuator. intake (50), said seal carrier (67) being movable radially relative to said actuator (50) and including a valve stem seal (74) which forms a seal between said seal carrier (67) and the valve stem (11) while said seal carrier (67) also includes a seal carrier gasket (75) which forms a seal between said seal carrier (67) and the intake valve actuator (50).

Articulated plenum according to claim 4,characterized in thatTHE position memory valve stem seal holder (67) is held against the intake valve actuator (50) by a valve stem seal holder spring (68).

Articulated plenum according to claim 1,characterized in thatTHE plenum body (2) accommodates the intake valve actuator (50) via a thermal decoupling spacer (13) which provides sealing and centering with the plenum body (2) of a one side, and with the intake valve actuator (50) on the other side.

Articulated plenum according to claim 1,characterized in thatTHE restraining means (17) consist of at least one actuator restraining plate (41) held pressed against the intake valve actuator (50) by at least one plate tie rod (43) and by the intermediary of at least one plate abutment (42), so that said actuator (50) is in turn kept pressed against the plenum body (2) by means of an actuator bearing face ( 12) that the actuator orifice (8) has, and so that the frustosphere end on the burner side (5) is held pressed against the complementary frustospherical surface on the burner side (14) and/or that the frustosphere end on the cylinder head side (7) is kept pressed against the complementary truncated surface on the cylinder head side (15).

Articulated plenum according to claim 1,characterized in thatTHE restraining means (17) consist of at least one burner-side plenum restraining vice (71) which presses directly or indirectly - in the vicinity of the plenum inlet orifice (4) and in the direction of the latter - on the plenum body (2) via at least one vice bearing surface (65).