WO2016207424A1 - Piston pour machine de compression et de détente - Google Patents

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WO2016207424A1
WO2016207424A1 PCT/EP2016/064800 EP2016064800W WO2016207424A1 WO 2016207424 A1 WO2016207424 A1 WO 2016207424A1 EP 2016064800 W EP2016064800 W EP 2016064800W WO 2016207424 A1 WO2016207424 A1 WO 2016207424A1
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WO
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piston
peripheral wall
facade
wall
side wall
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/064800
Other languages
English (en)
Inventor
Abdelaziz GORMAT
Stéphane TONDELLI
Carlos Martins
Eric Droulez
Bertrand Gessier
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/063—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents with coaxially-mounted members having continuously-changing circumferential spacing between them
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C9/00—Oscillating-piston machines or engines
    • F01C9/002—Oscillating-piston machines or engines the piston oscillating around a fixed axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/20—Rotors

Definitions

  • the invention relates to a compression and expansion machine, for example of the scissor type, intended to be used, in particular, in a thermal energy recovery system, making work a fluid to enhance the thermal losses of an engine, for example at the exhaust or on any other hot source.
  • This type of compression and expansion machine conventionally comprises a casing with at least one chamber of revolution about an axis of symmetry and dividing the chamber into cells rotating with the pistons.
  • the machine further comprises a device for coordinating the movement of said pistons configured so that, during a rotation revolution, each cell performs at least a first expansion / contraction cycle corresponding to a compression step of a first flow of gas passing through this cell and at least the second expansion / contraction cycle corresponding to a step of expansion of a second gas flow through this cell.
  • a first shaft is connected to a first pair of pistons
  • a second shaft is connected to a second pair of pistons, the two shafts having a relative movement with respect to each other and being coaxial with one another.
  • the pistons of each pair have an integral movement and are, for example, diametrically opposed.
  • the two shafts have a relative movement with respect to one another makes it possible to vary the volume of the rotating cells so that on one side the decrease in volume is similar to a contraction / compression phase. while on the other hand the increase in the volume of the cell is a phase of expansion / relaxation.
  • the approximation of the pistons compresses the first gas flow, and the energy of the explosion pushes the pistons apart from each other in the relaxation phase of the second flow of gas. gas.
  • the machine has outward openings, more particularly for the admission of the first gas flow, for sending the first flow of compressed gas to the exchanger, for the suction of the second stream of gas from the exchanger, and for the discharge of the second expanded gas stream.
  • the lateral facades of the pistons undergo high temperature and pressure constraints, particularly during the compression and expansion phases of the gases, since they are directly in contact with the gases.
  • peripheral walls of the pistons also undergo temperature and pressure constraints, only when they pass the two openings to the exchanger where they are in contact with the hot gases under pressure.
  • the temperature and pressure constraints are not the same on all the surfaces of the piston, the latter are not solicited in the same way.
  • the piston being generally made in one piece, the material used for all the surfaces of the piston is the one that withstands the most severe stress. Pistons must be designed in materials with robust characteristics such as steel and cast iron. The piston thus consists of a single-material and expensive element within the machine.
  • the attachment between the piston and the shaft is made via the outside of the piston, either permanently by welding, or via a removable external fixation.
  • the attachment by welding has the disadvantage of not being removable, and poses a problem for maintenance operations of the machine.
  • the removable external fixation is cumbersome given the small space available in the room, and complicated implementation. In addition, its mechanical strength is often not sufficient in the long term.
  • the seal between the piston and the shaft to which it is not connected is problematic, as is the sealing of the cells of the chamber.
  • the contacts of a piston with the walls of the chamber and the portion of inner cylindrical surface realized by the tree to which it is not connected are mobile.
  • the sealing of a cell between the pistons delimiting it is traditionally provided by sealing segments placed on the ends of the pistons and rubbing against the walls on which they slide.
  • these segments are mounted in grooves provided for this purpose at the ends of the pistons.
  • the machining of these grooves is complex and expensive.
  • the assembly of the segments is delicate, in the sense that it presents a high risk of breakage. Indeed, to assemble the segments, it is necessary to open them until they can enter the gorge. The choice of segment materials is thus limited to those with a high coefficient of elasticity.
  • the object of the present invention is to provide a piston structure that overcomes the various aforementioned drawbacks.
  • the piston according to the invention must be lightweight and inexpensive, can be easily mounted on the shaft to which it must be connected, ensure tightness within the machine, and allow easy maintenance of the segments. sealing.
  • the piston according to the invention consists of a closed and hollow body comprising:
  • a central peripheral wall defining an interior volume and having two lateral openings
  • the piston according to the invention is a closed and hollow part, defined by different walls, namely the peripheral wall and the two side walls . It is therefore a light piece, which can be made with different techniques.
  • this piece consists of a central emptied portion forming the peripheral wall, and two side inserts reported.
  • These side walls reinforce the envelope of the piston, and allow a better mechanical strength of the piston.
  • the side façades and the peripheral wall are constructed in an optimized manner in order to keep only the functional areas which will be described in the remainder of the description, therefore without any surplus material.
  • the piston Since the piston is hollow, it is therefore possible to use its interior volume to provide attachment means to the shaft to which it is connected. These fixing means will be hidden inside the piston, easy to access, and will not encroach on the volume of the cells.
  • the body has a plane of symmetry, and in this case:
  • the peripheral wall may have two opposite lateral openings with respect to the plane of symmetry;
  • the side walls can be mounted on either side of the plane of symmetry on the central peripheral wall and close the side openings. According to various embodiments of the invention that can be taken together or separately:
  • the peripheral wall consists of a portion of torus: the working chamber in which the piston circulates therefore has a generally toroidal shape.
  • Said plane of symmetry consists of a radial median plane of the torus portion, and contains a diameter of the torus.
  • Each side façade consists of a cylindrical section of thin: the facades are cut so that their median plane passes through the central axis of the torus forming the chamber in which the pistons. This cylindrical shape facilitates the realization of the facades.
  • the side walls are permanently assembled to the peripheral wall, and are therefore not removable: this assembly is for example made by welding or hooping.
  • At least one side panel is removable from the peripheral wall: this has the advantage of having easy access to the interior of the piston for mounting on the shaft, as well as for maintenance operations in general, and especially when it is necessary to change a defective side facade. In this case, it is no longer necessary to change the piston in whole. Only the side wall will be changed. For example, the side walls are screwed to the peripheral wall.
  • the piston is provided with means of attachment to the shaft to which it is connected, housed inside the body, at the level of the inner surface of the peripheral wall: these fixing means are thus hidden inside the piston, and are not visible from the working chamber.
  • the two side façades are identical: they are used symmetrically on the piston.
  • all necessary left / right shapes are pre-machined on each facade, so that there is only one reference, and to be able to use each facade as well for the right side as for the left side at the same time.
  • each side façade consists of a single room.
  • each side façade has a circular groove adapted to accommodate a sealing segment: this circular shape facilitates the realization of the groove in the facade.
  • this groove is parallel to the outer surface of the facade. Since the groove is made in the lateral facade, it is no longer necessary to disassemble and remove the pistons from the shaft, only the dismantling of the side facade is necessary.
  • the assembly / disassembly of the segments is carried out on the lateral facade before it is mounted on the peripheral wall, which allows easier assembly / disassembly of the segments (and springs if necessary), and limit thus the breaks.
  • the sealing segment may or may not be associated with a spring.
  • the role of the spring is to press the segment against the wall of the working chamber. It is especially important when the material has a low elasticity, such as a non-ferrous material such as graphite.
  • each lateral facade has at least one notch made in the bottom of the groove and in which is housed a leg provided for this purpose on the segment: this makes it possible to index the segment with respect to the lateral facade, and to block the rotation of the segment.
  • each side façade consists of an assembly of several pieces: this allows the segments to be mounted without having to open them.
  • This variant is adopted for materials with a high risk of breakage during assembly
  • each side face consists of an outer disk and an inner ring adapted to be positioned against the periphery of the corresponding opening defined by the wall device, a sealing segment associated with a spring being interposed between the outer disk and the inner ring: in this case, an anti-rotation device of the segment is provided outside the front via a pin or a shoulder.
  • the peripheral wall has at least one inner bulge having at least two threaded holes each opening at a lateral opening, and each side face has at least one orifice positioned opposite a threaded orifice of the peripheral wall, the assembly of the facade on the wall being made by means of fixing screws penetrating successively through the corresponding orifices of the lateral facade and the peripheral wall.
  • indexing means for each lateral facade, there are indexing means for positioning the lateral facade on the peripheral wall: these indexing means facilitate positioning.
  • said indexing means consist of at least one non-opening hole made in the lateral facade at the face directed towards the inside of the piston, said hole being able to cooperate with a protruding pin from a bulge inside the peripheral wall and extending towards the side façade.
  • a seal is positioned between each lateral facade and the peripheral wall.
  • Pistons can be made of steel, titanium or aluminum, for example, treated or not chemically and / or thermally to modify the mechanical and holding characteristics;
  • the pistons may be made of steel, titanium or aluminum, for example, treated or not chemically and / or thermally to modify the mechanical and holding characteristics.
  • the invention also relates to a compression and expansion machine comprising a housing with at least one chamber of revolution about an axis of symmetry and pistons, as described above, rotating around the axis of symmetry and dividing the cell chamber rotating with the pistons.
  • Figure 1 shows schematically the installation of a system according to the invention to enhance the energy of the exhaust gas of a heat engine
  • FIG. 2 schematically shows the operation of a piston scissor machine according to the invention in a system for energy recovery;
  • - Figure 3 shows a pair of pistons associated with a machine scissors tree;
  • FIG. 5 is an exploded view of a piston according to a first embodiment
  • FIG. 6 shows the first pair of pistons with one of the pistons exploded view, according to the first embodiment
  • FIG. 7 shows the outer face of a side wall of a piston, according to the first embodiment
  • FIG. 8 shows the inner face of a side wall of a piston, according to the first embodiment
  • FIG. 9 shows the profile of a side wall of a piston, according to the first embodiment
  • FIG. 10 is an enlarged view of an anti-rotation device of a segment fitted in a lateral facade of a piston, according to the first embodiment
  • FIG. 1 1 is an exploded view of a piston according to a second embodiment
  • the invention relates to pistons provided for a rotary scissors-type rotary machine adapted for use in an energy recovery system by working a fluid in a cycle comprising the steps of admission, compression, heating and expansion, exhaust, as previously discussed.
  • the exemplary embodiment of the invention is presented as part of an integration on a motor vehicle powered by a heat engine, to enhance the energy dissipated by the exhaust gas.
  • the applicant does not intend to limit the scope of his invention to this framework because it is easy to transfer the type of heat source or energy recovered to other facilities.
  • the system schematically exemplified in Figure 1 uses air as working fluid, with an open cycle.
  • the air is sucked to ambient atmospheric conditions before compression and then released into the atmosphere after relaxation.
  • This choice is advantageous in terms of integration on a vehicle but it does not exclude the choice of a closed cycle, with cooling of the working fluid in other facilities.
  • the system described as an example here comprises:
  • a hot source constituted by the exhaust gas flowing in the exhaust line 1 from the engine 2;
  • the system 9 for driving and energy recovery is a mechanical transmission means between the axis 10 of the compression and expansion machine 4 and the shaft 1 1 of the driving motor. the vehicle, intended to recover the extra torque provided by the axis 10.
  • this system 9 may be an electric motor connected to the axis 10 of the machine 4, intended to operate as a generator under the action of the axis 10.
  • the machine 4 piston scissors comprises a housing 12a forming a cylindrical chamber 12 of circular cross section about an axis X.
  • the housing 12a has four lights forming openings 16, 17, 18, 19 in the chamber 12.
  • a first opening 16 is located at the bottom and is intended to be connected to the pipe 7 sucking the ambient air
  • a second opening 17 is located at the top, substantially vertically of the first opening 16, and is intended to be connected to the pipe 5 sending the air into the exchanger 3,
  • a third opening 18 is also located at the top, close to the second opening 17, and is intended to be connected to the pipe 6 bringing the air coming out of the exchanger 3
  • a fourth opening 19 is located at the bottom, substantially vertically to the third opening 18 and close to the first opening 16, and is intended to be connected to the duct 8 discharging air into the atmosphere.
  • pistons 14a, 14b, 14c, 14d rotating about the X axis are installed inside the chamber 12. They are configured to occupy each an angular sector portion of given angle between the outer cylindrical wall of the chamber 12 and an inner cylindrical surface 13 of cross section to the axis of rotation X circular.
  • These pistons 14 are grouped in two pairs of diametrically opposed pistons. The pistons of each pair are integral.
  • the two pairs of pistons can rotate around the axis differently, moving away or approaching.
  • the four pistons 14 define two by two and between the outer wall of the chamber 12 and the inner surface 13, four cells 15a, 15b, 15c, 15d whose volume can increase or decrease.
  • the movement of the two pairs of pistons is coordinated so that each of the four cells 15a, 15b, 15c, 15d follows two cycles of expansion and contraction while passing in front of the four openings 16, 17, 18, 19 of the chamber 12.
  • a first pair of pistons 14a-14c is connected to a first hollow input shaft 20 which passes a second input shaft 21 to which is fixed the second pair of pistons. 14b-14d.
  • the two pairs of pistons 14a-14c, 14b-14d can be driven separately in rotation by the two input shafts 20, 21.
  • the working chamber 12 has a toroidal shape, and the pistons 14 then consist of torus portions. These portions are cut so that the side faces 23 of the pistons are circular. To do this, the side façades 23 belong to planes passing through the axis of the torus. The axis of the torus is concentric with the axes of the first and second trees 20,21.
  • the piston 14 is composed of a peripheral wall 22 defining the general volume of the piston 14, and having two lateral openings on either side of a plane of symmetry of the piston. These openings are closed by two identical circular lateral facades 23 fixed to the peripheral wall 22 by screwing.
  • the piston 14 is hollow, and accessible for maintenance operations.
  • a seal 26 is always placed between the side face 23 and the peripheral wall 22 to prevent any air leakage into the interior of the piston 14.
  • the side wall 23 consists of a cylindrical section, of small thickness.
  • the lateral facade 23 consists of a single piece and has a circular groove 39 able to receive a sealing segment 24 associated with a spring 25.
  • a segment 24 is a sealing means between the piston 14 and the inner walls of the chamber 12, and is designed to separate the cells and allow dry friction on the walls of the chamber 12.
  • the groove 39 is formed in the thickness of the facade 23, at its periphery.
  • the two lips 43,44 delimiting the groove 39 have a thickness of between 1 ⁇ and 1 mm. It is necessary that the lips 43, 44 have enough material to withstand the mechanical stresses of the segments 24.
  • a segment 24 consists of a circular washer having a cutout 28 thus allowing it to be opened and deformed elastically so as to be able to insert it into the groove 39.
  • the segment 24 can not rotate in the groove 39 and remains held in position, it has a tab 27 projecting towards the inside of the washer, being diametrically opposed to the opening 28, and being housed in a notch 45 provided for this purpose in the groove 39 of the facade 23, as shown in Figure 10.
  • the groove 39 of the facade 23 comprises two notches 45 distant from an angular sector a, as illustrated in FIG. one of them being provided to retain a segment 24 which will be placed on the right end of the piston 14, the other being provided to retain a segment 24 which will be placed on the left end of the piston 14.
  • a spring 25 is placed in the groove 39.
  • This spring 25, shown in Figure 5, also consists of a circular washer having a cutout 29 thus allowing it to be opened and deformed elastically so as to be able to insert it in the groove 39.
  • the spring 25 is however positioned in the groove 39 so that its cutout 29 is diametrically opposed to the cutout 28 of the segment 24.
  • the facade 23 is equipped with the segment and the spring 25, it is first placed in position, through indexing, on the corresponding lateral opening of the peripheral wall 22.
  • This indexing is achieved by means of a peg 37, a first end of which is introduced into a hole 36 which does not open, provided in an internal bulge 35 of the peripheral wall 22, the axis of said hole 36 being directed perpendicularly to the lateral opening of the peripheral wall 22, and a second end is introduced into a non-through hole 40 provided for this purpose in the internal surface of the lateral facade 23, that is to say the face facing the inside the piston 14.
  • the lateral facade 23 has two non-opening holes 40 spaced apart from an angular sector a, one of them being provided to receive a pin 37 protruding from the right side of the piston 14. other being provided to accommodate a pin 37 protruding from the left side of the piston 14. This still allows to have only one type of facade 23 regardless of the side of the piston 14.
  • Three orifices 30 are provided in the front 23 for this purpose, and are chamfered so as to drown the screw head and maintain a flat outer surface of the facade 23.
  • Three threaded orifices 34 are also provided for this purpose inside the peripheral wall 22, and are flush with the lateral opening of the peripheral wall 22. These threaded orifices 34 are formed in internal bulges 33 of the peripheral wall 22.
  • the screws 31 thus penetrate successively into the orifices 30 of the facade 23 and then into the threaded orifices 34 of the peripheral wall 22.
  • Figure 6 shows the assembly of the side facades 23 on both sides of the piston 14.
  • Each side of the piston 14 thus has three threaded holes 34 opening on the corresponding side opening.
  • the piston 14 thus has three internal bulges 33 extending from one side to the other of the piston, each bulge 33 containing two threaded holes 34 symmetrical opening respectively on one side and the other of the piston 14. These bulges 33 are symmetrical with respect to the plane of symmetry of the piston 14.
  • reinforcing branches 41 are provided on the internal surface of the facade 23, and in particular connect the three orifices 30.
  • the internal surface of the facade 23 also has a curved portion 42 in an arc connecting the three holes 30.
  • the seal 26 placed between the side wall 23 and the peripheral wall 22 is wedged against this curved portion 42 to be correctly positioned.
  • the latter can also surround in particular the orifices 30, in order to achieve specific additional sealing at the orifices 30.
  • the lateral facade 23 consists of several pieces, namely:
  • an outer disk 50 provided with three holes 30 for fixing by screwing to the threaded orifices 34 of the peripheral wall 22;
  • an inner ring 46 adapted to be positioned against the periphery of the opening defined by the peripheral wall 22.
  • the sealing segment 24 and the spring 25 are interposed between the outer disk 50 and the inner ring 46. In this case, it is no longer necessary to open the segment 24 to put it in position. It is the same for the spring 25.
  • the segment 24 is held in position on the front 23 by a pin 47 fixed on the outer disk 50.
  • facades 23 are removable and allow access to the inside of the piston 14 where there are fastening means to the shaft 21 to which it is connected.
  • These means consist of two orifices 38 in which are introduced screws or studs 49 which are then screwed into orifices provided for this purpose in an intermediate piece 48 integral with the shaft 21, as illustrated in FIG. 12.

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Abstract

Piston d'une machine de compression et de détente composé d'un corps fermé et creux présentant un plan de symétrie, ledit corps comprenant: une paroi périphérique centrale définissant un volume intérieur et présentant deux ouvertures latérales opposées par rapport au plan de symétrie; deux façades latérales montées de part et d'autre du plan de symétrie sur la paroi périphérique centrale et fermant lesdites ouvertures latérales.

Description

Piston pour machine de compression et de détente
Domaine de l'invention
L'invention concerne une machine de compression et de détente, par exemple de type ciseaux, destinée à être utilisée, en particulier, dans un système de récupération d'énergie thermique, faisant travailler un fluide pour valoriser les pertes thermiques d'un moteur, par exemple à l'échappement ou sur toute autre source chaude.
Plusieurs types de systèmes utilisant un fluide de travail chauffé par cette source chaude ont été envisagés. Dans tous les cas, le fluide effectue un cycle au cours duquel il doit être pompé ou comprimé pour entrer dans un échangeur avant de pouvoir, ensuite, fournir de l'énergie mécanique par une détente.
Etat de la technique
Ce type de machine de compression et de détente comporte classiquement un carter avec au moins une chambre de révolution autour d'un axe de symétrie et divisant la chambre en cellules tournant avec les pistons. La machine comporte en outre un dispositif de coordination du mouvement desdits pistons configuré pour que, lors d'un tour de rotation, chaque cellule effectue au moins un premier cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de compression d'un premier flux de gaz passant par cette cellule et au moins au deuxième cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de détente d'un deuxième flux de gaz passant par cette cellule.
Pour se faire, un premier arbre est relié à une première paire de pistons, et un deuxième arbre est relié à une deuxième paire de pistons, les deux arbres ayant un mouvement relatif l'un par rapport à l'autre et étant coaxiaux selon un axe X.
Ces deux paires de pistons permettent aux cellules de la chambre de travail d'effectuer un nombre pair de cycles d'expansion/contraction lors d'un tour de rotation. Les pistons de chaque paire ont un mouvement solidaire et sont, par exemple, diamétralement opposés.
Le fait que les deux arbres aient un mouvement relatif l'un par rapport à l'autre permet de faire varier le volume des cellules tournantes pour que d'un côté, la diminution du volume s'apparente à une phase de contraction / compression, tandis que de l'autre côté l'augmentation du volume de la cellule constitue une phase d'expansion / détente. Dans d'autres termes, le rapprochement des pistons permet de comprimer le premier flux de gaz, et l'énergie de l'explosion pousse les pistons à s'écarter l'un de l'autre dans la phase de détente du deuxième flux de gaz.
Dans le cadre de la récupération d'énergie, la machine présente des ouvertures vers l'extérieur, plus particulièrement pour l'admission du premier flux de gaz, pour l'envoi du premier flux de gaz comprimé vers l'échangeur, pour l'aspiration du second flux de gaz en provenance de l'échangeur, et pour le refoulement du second flux de gaz détendu.
Dans ce type d'utilisation, les façades latérales des pistons subissent de fortes contraintes de température et de pression, notamment lors des phases de compression et de détente des gaz, puisqu'elles sont directement en contact avec les gaz.
Dans une moindre mesure, les parois périphériques des pistons subissent également des contraintes de température et de pression, uniquement lors de leur passage devant les deux ouvertures vers l'échangeur où elles se trouvent en contact avec les gaz chauds sous pression.
Les contraintes de température et de pression n'étant pas les mêmes sur toutes les surfaces du piston, ces dernières ne sont pas sollicitées de la même manière. Le piston étant généralement réalisé en une seule pièce, le matériau utilisé pour l'ensemble des surfaces du piston est celui qui résiste à la contrainte la plus sévère. Les pistons doivent donc être conçus dans des matériaux ayant des caractéristiques de robustesse comme l'acier et la fonte. Le piston consiste ainsi un élément uni-matériau et coûteux au sein de la machine.
De plus, ces types de matériaux robustes présentent des masses importantes. Les pistons traditionnels présentent ainsi une masse importante puisqu'ils sont généralement conçus en une seule pièce, pleine. Or l'inertie des pistons, lors de leur rotation au sein de la machine, entraîne une diminution des performances de la machine. Ces pertes énergétiques sont importantes et inappropriées pour un système de récupération d'énergie.
Dans le mode de réalisation où le piston est conçu en une seule pièce, la fixation entre le piston et l'arbre est réalisée via l'extérieur du piston, soit de façon permanente par soudage, soit via une fixation externe démontable.
La fixation par soudage présente l'inconvénient de ne pas être démontable, et pose problème pour les opérations de maintenance de la machine.
La fixation externe démontable est quant à elle encombrante vu le petit espace disponible dans la chambre, et compliquée de mise en œuvre. De plus, sa tenue mécanique n'est souvent pas suffisante à long terme.
Dans les deux cas, l'étanchéité entre le piston et l'arbre auquel il n'est pas relié, pose problème, tout comme l'étanchéité des cellules de la chambre. En effet, les contacts d'un piston avec les parois de la chambre et la portion de surface cylindrique intérieure réalisée par l'arbre auquel il n'est pas relié, sont mobiles. Ainsi, l'étanchéité d'une cellule entre les pistons la délimitant est traditionnellement assurée par des segments d'étanchéité placés sur les extrémités des pistons et frottant contre les parois sur lesquelles ils glissent.
Plus précisément, ces segments sont montés dans des gorges prévues à cet effet au niveau des extrémités des pistons. Or l'usinage de ces gorges est complexe et coûteux. Par exemple, dans le cas d'une machine toroïdale, avec des pistons ayant la forme d'une portion de tore, il est nécessaire d'avoir des moyens d'usinage à plusieurs axes pour obtenir la forme circulaire de la gorge. De plus, le montage des segments est délicat, dans le sens où il présente un risque élevé de cassure. En effet, pour monter les segments, il faut les ouvrir jusqu'à ce qu'ils puissent rentrer dans la gorge. Le choix des matériaux des segments est ainsi limité à ceux dotés d'un coefficient d'élasticité important.
Lors des opérations de maintenance, pour changer les segments usés, il est ainsi nécessaire de démonter et déposer les arbres et la cinématique, puis démonter les pistons pour ensuite démonter les segments. Le coût engendré par ce temps d'immobilisation de la machine est important.
L'objectif de la présente invention est de proposer une structure de piston qui remédie aux différents inconvénients précités. En l'occurrence, le piston selon l'invention doit être léger et peu coûteux, pouvoir être facilement monté sur l'arbre auquel il doit être relié, assurer l'étanchéité au sein de la machine, et permettre une maintenance aisée des segments d'étanchéité.
Résumé de l'invention
A cet effet, le piston selon l'invention se compose d'un corps fermé et creux comprenant :
- une paroi périphérique centrale définissant un volume intérieur et présentant deux ouvertures latérales ;
- deux façades latérales montées sur la paroi périphérique centrale et fermant lesdites ouvertures latérales.
Ainsi, à la différence d'un piston plein dans lequel est éventuellement pratiqué un fraisage pour alléger son poids, le piston selon l'invention est une pièce fermée et creuse, délimitée par différentes parois, à savoir la paroi périphérique et les deux façades latérales. Il s'agit donc d'une pièce légère, qui peut être fabriquée avec des techniques différentes. De préférence, cette pièce est constituée d'une partie centrale vidée formant la paroi périphérique, et de deux façades latérales rapportées. Ces façades latérales renforcent l'enveloppe du piston, et permettent une meilleure tenue mécanique du piston. Les façades latérales et la paroi périphérique sont construites de façon optimisée afin de ne garder que les zones fonctionnelles qui seront décrites dans la suite de la description, donc sans surplus de matière.
Puisque le piston est creux, il est donc possible d'utiliser son volume intérieur pour y prévoir des moyens de fixation à l'arbre auquel il est relié. Ces moyens de fixation seront donc cachés à l'intérieur du piston, faciles d'accès, et n'empiéteront pas sur le volume des cellules.
Dans une variante de 'invention, le corps présente un plan de symétrie, et dans ce cas :
- la paroi périphérique peut présenter deux ouvertures latérales opposées par rapport au plan de symétrie ;
- les façades latérales peuvent être montées de part et d'autre du plan de symétrie sur la paroi périphérique centrale et fermer les ouvertures latérales. Selon différents modes de réalisation de l'invention qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- la paroi périphérique consiste en une portion de tore : la chambre de travail dans laquelle circule le piston a donc une forme générale toroïdale. Ledit plan de symétrie consiste en un plan médian radial de la portion de tore, et contient un diamètre du tore.
- chaque façade latérale consiste en un tronçon cylindrique de faible épaisseur : les façades sont donc découpées de manière à ce que leur plan médian passe par l'axe central du tore formant la chambre dans laquelle circulent les pistons. Cette forme cylindrique facilite la réalisation des façades.
- les façades latérales sont assemblées à la paroi périphérique de façon permanente, et sont donc non démontables : cet assemblage est par exemple réalisé par soudure, ou frettage.
- au moins une façade latérale est démontable par rapport à la paroi périphérique : cela présente l'avantage d'avoir facilement accès à l'intérieur du piston pour son montage sur l'arbre, ainsi que pour des opérations de maintenance de manière générale, et surtout lorsqu'il est nécessaire de changer une façade latérale défectueuse. Dans ce cas, il n'est donc plus nécessaire de changer le piston en entier. Seule la paroi latérale sera changée. Par exemple, les façades latérales sont vissées à la paroi périphérique.
- le piston est doté de moyens de fixation à l'arbre auquel il est relié logés à l'intérieur du corps, au niveau de la surface intérieure de la paroi périphérique : ces moyens de fixation sont donc cachés à l'intérieur du piston, et ne sont pas visibles depuis la chambre de travail.
les deux façades latérales sont identiques : elles sont utilisées de façon symétrique sur le piston. Ainsi, toutes les formes gauche/droite nécessaires sont pré-usinées sur chaque façade, de telle sorte à n'avoir qu'une seule référence, et à pouvoir utiliser chaque façade aussi bien pour le côté droit que pour le côté gauche lors de l'assemblage du piston,
chaque façade latérale consiste en une unique pièce.
chaque façade latérale présente une gorge circulaire apte à accueillir un segment d'étanchéité : cette forme circulaire facilite la réalisation de la gorge dans la façade. De plus, cette gorge est parallèle à la surface externe de la façade. Puisque la gorge est réalisée dans la façade latérale, il n'est désormais plus nécessaire de démonter et déposer les pistons de l'arbre, seul le démontage de la façade latérale est nécessaire. De façon avantageuse, le montage /démontage des segments s'effectue sur la façade latérale avant qu'elle ne soit montée sur la paroi périphérique, ce qui permet un montage/démontage plus aisé des segments (et des ressorts si nécessaire), et limite ainsi les cassures.
Le segment d'étanchéité peut être associé ou non à un ressort. Le rôle du ressort est de plaquer le segment contre la paroi de la chambre de travail. Il est surtout important lorsque le matériau présente une faible élasticité, tel qu'un matériau non ferreux comme le graphite.
chaque façade latérale présente au moins une encoche pratiquée dans le fond de la gorge et dans laquelle vient se loger une patte prévue à cet effet sur le segment : cela permet d'indexer le segment par rapport à la façade latérale, et de bloquer la rotation du segment.
chaque façade latérale consiste en un assemblage de plusieurs pièces : cela permet de monter les segments sans avoir à les ouvrir. Cette variante est adoptée pour les matériaux ayant un risque élevé de cassure lors du montage, chaque façade latérale se compose d'un disque externe et d'une bague interne apte à venir se positionner contre le pourtour de l'ouverture correspondante définie par la paroi périphérique, un segment d'étanchéité associé à un ressort étant intercalé entre le disque externe et la bague interne : dans ce cas, un dispositif anti-rotation du segment est prévu à l'extérieur de la façade via une goupille ou un épaulement.
la paroi périphérique présente au moins un renflement intérieur doté d'au moins deux orifices filetés débouchant chacun au niveau d'une ouverture latérale, et chaque façade latérale présente au moins un orifice positionné en vis-à-vis d'un orifice fileté de la paroi périphérique, l'assemblage de la façade sur la paroi étant réalisé au moyen de vis de fixation pénétrant successivement par les orifices correspondants de la façade latérale et de la paroi périphérique.
- pour chaque façade latérale, il existe des moyens d'indexation pour la mise en position de la façade latérale sur la paroi périphérique : ces moyens d'indexation facilitent la mise en position.
- pour chaque façade latérale, lesdits moyens d'indexation consistent en au moins un trou non débouchant pratiqué dans la façade latérale au niveau de la face dirigée vers l'intérieur du piston, ledit trou étant apte à coopérer avec un pion saillant depuis un renflement intérieur de la paroi périphérique et s'étendant en direction de la façade latérale.
- un joint d'étanchéité est positionné entre chaque façade latérale et la paroi périphérique.
- Les pistons peuvent être réalisés en acier, titane ou aluminium par exemple, traités ou non de façon chimique et/ou thermique pour modifier les caractéristiques mécaniques et de tenue ;
Les pistons peuvent être réalisés en acier, titane ou aluminium par exemple, traités ou non de façon chimique et/ou thermique pour modifier les caractéristiques mécaniques et de tenue.
L'invention concerne également une machine de compression et de détente comportant un carter avec au moins une chambre de révolution autour d'un axe de symétrie et des pistons, tels que décrits ci-dessus, tournant autour de l'axe de symétrie et divisant la chambre en cellules tournant avec les pistons.
Présentation des figures
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'au moins un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés.
Sur ces dessins :
la figure 1 présente schématiquement l'installation d'un système selon l'invention pour valoriser l'énergie des gaz d'échappement d'un moteur thermique ;
- la figure 2 présente schématiquement le fonctionnement d'une machine ciseaux à pistons selon l'invention dans un système de récupération d'énergie ; - la figure 3 montre une paire de pistons associée à un arbre de la machine ciseaux ;
- la figure 4 montre deux paires de pistons associées à deux arbres de la machine ciseaux ;
- la figure 5 est une vue éclatée d'un piston selon un premier mode de réalisation ;
- la figure 6 montre la première paire de pistons avec l'un des pistons en vue éclatée, selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 7 représente la face externe d'une façade latérale d'un piston, selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 8 représente la face interne d'une façade latérale d'un piston, selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 9 montre le profil d'une façade latérale d'un piston, selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 10 est une vue agrandie d'un dispositif anti-rotation d'un segment emboîté dans une façade latérale d'un piston, selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 1 1 est une vue éclatée d'un piston selon un second mode de réalisation ;
- la figure 12 illustre la fixation entre les pistons et l'arbre auquel ils sont reliés. Description détaillée
L'invention concerne des pistons prévus pour une machine rotative à pistons de type ciseaux conçue pour être utilisée dans un système de récupération d'énergie en faisant travailler un fluide suivant un cycle comprenant les étapes d'admission, compression, chauffage puis de détente, échappement, comme cela été exposé précédemment. L'exemple de réalisation de l'invention est présenté dans le cadre d'une intégration sur un véhicule automobile propulsé par un moteur thermique, pour valoriser l'énergie dissipée par les gaz d'échappement. Cependant, le déposant n'entend pas limiter la portée de son invention à ce cadre car il est facile de transposer le type de source de chaleur ou d'énergie récupérée à d'autres installations.
Le système schématiquement présenté en exemple sur la figure 1 utilise de l'air comme fluide de travail, avec un cycle ouvert. L'air est aspiré à condition atmosphérique ambiante avant compression puis rejeté dans l'atmosphère après la détente. Ce choix est avantageux en termes d'intégration sur un véhicule mais il n'exclut pas le choix d'un cycle fermé, avec refroidissement du fluide de travail dans d'autres installations. Le système décrit en exemple comporte ici :
une source chaude constituée par les gaz d'échappement circulant dans la ligne d'échappement 1 en provenance du moteur thermique 2 ;
un échangeur de chaleur 3 entre ces gaz d'échappement et l'air, placé sur la ligne d'échappement 1 ;
une machine 4 de compression et détente, effectuant d'une part la compression de l'air allant dans l'échangeur 3, d'autre part la détente de l'air chaud sortant de l'échangeur 3 ;
des conduites 5 pour faire circuler l'air comprimé de la machine 4 vers l'échangeur 3 et des conduites 6 pour renvoyer l'air chauffé dans l'échangeur 3 vers la machine 4 ;
des conduites 7 pour aspirer l'air ambiant vers la machine 4 et des conduites 8 pour rejeter l'air ayant travaillé vers l'atmosphère ;
un système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie.
Dans le mode de réalisation présenté sur la figure le système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie est un moyen de transmission mécanique entre l'axe 10 de la machine 4 de compression et de détente et l'arbre 1 1 du moteur entraînant le véhicule, destiné à récupérer le supplément de couple apporté par l'axe 10. Dans une variante, ce système 9 peut être un moteur électrique relié à l'axe 10 de la machine 4, destiné à fonctionner en générateur sous l'action de l'axe 10.
En référence à la figure 2, la machine 4 ciseaux à pistons comprend un carter 12a formant une chambre 12 cylindrique de section transversale circulaire autour d'un axe X.
Le carter 12a comporte quatre lumières formant des ouvertures 16, 17, 18, 19 dans la chambre 12. En tournant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (sens antihoraire) :
une première ouverture 16 est située en bas et est destinée à être reliée à la conduite 7 aspirant l'air ambiant,
une deuxième ouverture 17 est située en haut, sensiblement à la verticale de la première ouverture 16, et est destinée à être reliée à la conduite 5 envoyant l'air dans l'échangeur 3,
une troisième ouverture 18 est située également en haut, proche de la deuxième ouverture 17, et est destinée à être reliée à la conduite 6 amenant l'air sortant de l'échangeur 3, une quatrième ouverture 19 est située en bas, sensiblement à la verticale de la troisième ouverture 18 et proche de la première ouverture 16, et est destinée à être reliée à la conduite 8 rejetant l'air dans l'atmosphère. Quatre pistons 14a, 14b, 14c, 14d tournant autour de l'axe X sont installés à l'intérieur de la chambre 12. Ils sont configurés pour occuper chacun une portion de secteur angulaire d'angle donné entre la paroi cylindrique extérieure de la chambre 12 et une surface cylindrique intérieure 13 de section transversale à l'axe de rotation X circulaire. Ces pistons 14 sont groupés en deux paires de pistons diamétralement opposés. Les pistons de chaque paire sont solidaires. Par contre, les deux paires de pistons peuvent tourner autour de l'axe de manière différente, en s'écartant ou se rapprochant. De cette manière, les quatre pistons 14 définissent deux à deux et entre la paroi extérieure de la chambre 12 et la surface intérieure 13, quatre cellules 15a, 15b, 15c, 15d dont le volume peut augmenter ou diminuer.
Le mouvement des deux paires de pistons est coordonné de telle sorte que chacune des quatre cellules 15a, 15b, 15c, 15d suive deux cycles d'expansion et de contraction tout en passant devant les quatre ouvertures 16, 17, 18, 19 de la chambre 12.
Pour obtenir ce résultat, comme illustré aux figures 3 et 4, une première paire de pistons 14a-14c est reliée à un premier arbre d'entrée 20 creux qui laisse passer un deuxième arbre d'entrée 21 auquel est fixé la deuxième paire de pistons 14b-14d. De cette manière les deux paires de pistons 14a-14c, 14b-14d, peuvent être entraînées séparément en rotation par les deux arbres d'entrée 20, 21 .
Dans l'exemple choisi, la chambre de travail 12 a une forme toroïdale, et les pistons 14 consistent alors en des portions de tore. Ces portions sont découpées de manière à ce que les façades latérales 23 des pistons soient circulaires. Pour se faire, les façades latérales 23 appartiennent à des plans passant par l'axe du tore. L'axe du tore est concentrique avec les axes des premier et second arbres 20,21 .
Comme illustré aux figures 5 et 1 1 , le piston 14 se compose d'une paroi périphérique 22 définissant le volume général du piston 14, et présentant deux ouvertures latérales de part et d'autre d'un plan de symétrie du piston. Ces ouvertures sont fermées par deux façades latérales 23 circulaires identiques, fixées à la paroi périphérique 22 par vissage. Le piston 14 est donc creux, et accessible pour les opérations de maintenance. Un joint d'étanchéité 26 est toujours placé entre la façade latérale 23 et la paroi périphérique 22 afin d'empêcher toute fuite d'air vers l'intérieur du piston 14.
La description suivante sera faite pour un côté du piston, sachant que l'autre côté est symétrique et présente les mêmes caractéristiques techniques.
La façade latérale 23 consiste en un tronçon cylindrique, de faible épaisseur.
Dans un premier mode de réalisation conforme aux figures 5 à10, la façade latérale 23 est constituée d'une seule pièce et présente une gorge 39 circulaire apte à accueillir un segment 24 d'étanchéité associé à un ressort 25.
Un segment 24 est un moyen d'étanchéité entre le piston 14 et les parois internes de la chambre 12, et est conçu pour séparer les cellules et permettre un frottement à sec sur les parois de la chambre 12.
Comme illustré aux figures 7 et 9, la gorge 39 est pratiquée dans l'épaisseur de la façade 23, au niveau de son pourtour. Les deux lèvres 43,44 délimitant la gorge 39 ont une épaisseur comprise entre 1 μηι et 1 mm. Il est nécessaire que les lèvres 43,44 présentent suffisamment de matière pour résister aux sollicitations mécaniques des segments 24.
Un segment 24 consiste en une rondelle circulaire présentant une découpe 28 permettant ainsi de l'ouvrir et de la déformer élastiquement de manière à pouvoir l'insérer dans la gorge 39.
Pour que le segment 24 ne puisse pas tourner dans la gorge 39 et reste maintenu en position, il est doté d'une patte 27 saillant vers l'intérieur de la rondelle, étant diamétralement opposée à l'ouverture 28, et venant se loger dans une encoche 45 prévue à cet effet dans la gorge 39 de la façade 23, comme cela est représenté en figure 10.
Afin d'avoir un positionnement symétrique des façades 23 et des segments 24 par rapport au plan de symétrie du piston 14, la gorge 39 de la façade 23 comprend deux encoches 45 distantes d'un secteur angulaire a, comme illustré en figure 9, l'une d'elles étant prévue pour retenir un segment 24 qui sera placé sur l'extrémité droite du piston 14, l'autre étant prévue pour retenir un segment 24 qui sera placé sur l'extrémité gauche du piston 14. Cela permet de n'avoir qu'un seul type de façade 23 quel que soit le côté du piston 14. En sus du segment 24, un ressort 25 est placé dans la gorge 39. Ce ressort 25, montré en figure 5, consiste également en une rondelle circulaire présentant une découpe 29 permettant ainsi de l'ouvrir et de la déformer élastiquement de manière à pouvoir l'insérer dans la gorge 39. Le ressort 25 est cependant positionné dans la gorge 39 de manière à ce que sa découpe 29 soit diamétralement opposée à la découpe 28 du segment 24.
Une fois que la façade 23 est équipée du segment et du ressort 25, elle est tout d'abord mise en position, grâce à une indexation, sur l'ouverture latérale correspondante de la paroi périphérique 22.
Cette indexation, visible aux figures 5 et 8, est réalisée grâce à un pion 37, dont une première extrémité est introduite dans un trou 36 non débouchant prévu dans un renflement intérieur 35 de la paroi périphérique 22, l'axe dudit trou 36 étant dirigé perpendiculairement à l'ouverture latérale de la paroi périphérique 22, et une deuxième extrémité est introduite dans un trou 40 non débouchant prévu à cet effet dans la surface interne de la façade latérale 23, c'est-à-dire la face dirigée vers l'intérieur du piston 14.
De la même manière que pour les encoches 45, la façade latérale 23 comporte deux trous 40 non débouchant distants d'un secteur angulaire a, l'un d'eux étant prévu pour accueillir un pion 37 saillant du côté droit du piston 14, l'autre étant prévu pour accueillir un pion 37 saillant du côté gauche du piston 14. Cela permet toujours de n'avoir qu'un seul type de façade 23 quel que soit le côté du piston 14.
Une fois que la façade 23 est correctement positionnée sur la paroi périphérique 22, elle y est fixée via des vis de fixation 31 et des rondelles 32.
Trois orifices 30 sont prévus dans la façade 23 à cet effet, et sont chanfreinés afin de noyer la tête de vis et de conserver une surface extérieure plane de la façade 23.
Trois orifices filetés 34 sont également prévus à cet effet à l'intérieur de la paroi périphérique 22, et affleurent l'ouverture latérale de la paroi périphérique 22. Ces orifices filetés 34 sont pratiqués dans des renflements 33 intérieurs de la paroi périphérique 22.
Les vis 31 pénètrent ainsi successivement dans les orifices 30 de la façade 23 puis dans les orifices filetés 34 de la paroi périphérique 22.
La figure 6 montre l'assemblage des façades 23 latérales des deux côtés du piston 14. Chaque côté du piston 14 présente ainsi trois trous filetés 34 débouchant sur l'ouverture latérale correspondante. Le piston 14 comporte ainsi trois renflements intérieurs 33 s'étendant d'un côté à l'autre du piston, chaque renflement 33 contenant deux trous filetés 34 symétriques débouchant respectivement d'un côté et de l'autre du piston 14. Ces renflements 33 sont symétriques par rapport au plan de symétrie du piston 14. Une nervure centrale 51 disposée dans le plan de symétrie du piston 14, joint les trois renflements 33. Cette nervure centrale 51 joue le rôle de renfort intérieur du piston 14. Afin de renforcer la structure de la façade 23, pour résister à toutes les sollicitations thermiques et de pression, des branches 41 de renfort sont prévues sur la surface interne de la façade 23, et relient notamment les trois orifices 30. La surface interne de la façade 23 comporte également une partie bombée 42 en arc de cercle reliant les trois orifices 30. Le joint d'étanchéité 26 placé entre la façade latérale 23 et la paroi périphérique 22 vient se caler contre cette partie bombée 42 afin d'être correctement positionnée. Cette dernière peut également entourer notamment les orifices 30, afin de réaliser une étanchéité supplémentaire spécifique au niveau des orifices 30.
Dans un second mode de réalisation conforme à la figure 1 1 , la façade latérale 23 se compose de plusieurs pièces, à savoir :
- un disque externe 50 doté des trois orifices 30 pour la fixation par vissage aux orifices 34 filetés de la paroi périphérique 22 ;
- une bague interne 46 apte à venir se positionner contre le pourtour de l'ouverture définie par la paroi périphérique 22.
Le segment 24 d'étanchéité et le ressort 25 sont intercalés entre le disque externe 50 et la bague interne 46. Dans ce cas, il n'est plus nécessaire d'ouvrir le segment 24 pour le mettre en position. Il en est de même pour le ressort 25.
Le segment 24 est maintenu en position sur la façade 23 grâce à une goupille 47 fixée sur le disque externe 50.
Quel que soit le mode de réalisation, les façades 23 sont démontables et permettent d'accéder à l'intérieur du piston 14 où se trouvent des moyens de fixation à l'arbre 21 auquel il est relié. Ces moyens consistent en deux orifices 38 dans lesquels sont introduits des vis ou des goujons 49 venant ensuite se visser dans des orifices prévus à cet effet dans une pièce intermédiaire 48 solidaire de l'arbre 21 , comme illustré en figure 12.
Les configurations montrées aux figures citées ne sont que des exemples possibles, nullement limitatifs, de l'invention qui englobe au contraire les variantes de formes et de conceptions à la portée de l'homme de l'art.

Claims

Revendications
1 . Piston (14) d'une machine de compression et de détente composé d'un corps fermé et creux, caractérisé en ce que ledit corps comprend :
- une paroi périphérique (22) centrale définissant un volume intérieur et présentant deux ouvertures latérales ;
- deux façades latérales (23) montées sur la paroi périphérique (22) centrale et fermant lesdites ouvertures latérales.
2. Piston (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paroi périphérique (22) consiste en une portion de tore.
3. Piston (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque façade latérale (23) consiste en un tronçon cylindrique.
4. Piston (14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une façade latérale (23) est démontable par rapport à la paroi périphérique (22).
5. Piston (14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps présente un plan de symétrie :
- la paroi périphérique (22) présentant deux ouvertures latérales opposées par rapport au plan de symétrie ;
- les façades latérales (23) étant montées de part et d'autre du plan de symétrie sur la paroi périphérique (22) centrale et fermant lesdites ouvertures latérales.
6. Piston (14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est doté de moyens de fixation à un arbre (21 ,20) auquel il est relié logés à l'intérieur du corps, au niveau de la surface intérieure de la paroi périphérique (22).
7. Piston (14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque façade latérale (23) consiste en une unique pièce.
8. Piston (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque façade latérale (23) présente une gorge (39) circulaire apte à accueillir un segment d'étanchéité (24).
9. Piston (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque façade latérale (23) présente au moins une encoche (45) pratiquée dans le fond de la gorge (39) et dans laquelle vient se loger une patte (27) prévue à cet effet sur le segment (24).
10. Piston (14) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque façade latérale (23) consiste en un assemblage de plusieurs pièces.
1 1 . Piston (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque façade latérale (23) se compose d'un disque externe (50) et d'une bague interne (46) apte à venir se positionner contre le pourtour de l'ouverture correspondante définie par la paroi périphérique (22), un segment d'étanchéité (24) étant intercalé entre le disque externe (50) et la bague interne (46).
12. Piston (14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi périphérique (22) présente au moins un renflement (33) intérieur doté d'au moins deux orifices (34) filetés débouchant chacun au niveau d'une ouverture latérale, et chaque façade latérale (23) présente au moins un orifice (30) positionné en vis-à-vis d'un orifice fileté (34) de la paroi périphérique (22), l'assemblage de la façade (23) sur la paroi (22) étant réalisé au moyen de vis de fixation (31 ) pénétrant successivement par les orifices (30,34) correspondants de la façade latérale (23) et de la paroi périphérique (22).
13. Piston (14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque façade latérale (23), des moyens d'indexation pour la mise en position de la façade latérale (23) sur la paroi périphérique (22).
14. Piston (14) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, pour chaque façade latérale (23), lesdits moyens d'indexation consistent en au moins un trou (40) non débouchant pratiqué dans la façade latérale (23) au niveau de la face dirigée vers l'intérieur du piston (14), ledit trou (40) étant apte à coopérer avec un pion (37) saillant depuis un renflement intérieur (35) de la paroi périphérique (22) et s'étendant en direction de la façade latérale (23).
15. Machine de compression et de détente comportant un carter (12a) avec au moins une chambre (12) de révolution autour d'un axe de symétrie et des pistons (14) tels que décrits dans les revendications précédentes tournant autour de l'axe de symétrie et divisant la chambre (12) en cellules (15a,15b,15c,15d) tournant avec les pistons (14).
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