Mécanisme de commande d'un écoulement de fluide. La présente invention a pour objet un mécaiiismè de commande d'un écoulement intermittent périodique de fluide, comprenant au moins un organe obturateur à mouvement alternatif linéaire.
Le dispositif objet de l'invention est carac térisé par un dispositif élastique relié à l'or gane obturateur de faqon que ce dernier soit capable d'oscillations harmoniques amorties et par le fait qu'en régime de fonctionneraient normal au moins, l'organe obturateur soit écarté de sa, position de fermeture pour la position d'équilibre statique de l'ensemble formé par cet organe et le dispositif élastique.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du mécanisme selon l'invention.
La forme d'exécution représentée du mé- eanisine commande l'admission intermittente périodique d'un gaz (par exemple de l'air.) dans une chambre et comprend deux soupapes à plateaux a commandant l'écoulement du gaz; tin collier b est fixé sur la tige c de cha que soupape et deux ressorts de compression hélicoïdaux opposés d et e (représentés pour une soupape seulement) appuient dessus et sont disposés de part. et d'autre de ce collier, coaxialement à la tige c.
Chaque soupape s'ouvre vers le bas. Lors , qu'elle est fermée, le ressort inférieur d n'est que légèrement. comprimé et le ressort. supé rieur e est fortement comprimé. Lorsque la soupape est entièrement ouverte, le ressort supérieur e. n'est que légèrement comprimé et le ressort inférieur<I>cl</I> est fortement comprimé. Pour la position d'équilibre statique de l'en semble formé par la soupape et les ressorts d et e, cette soupape est ouverte, et i1 est clair qu'elle est capable d'oscillations harmoniques amorties autour de cette position d'équilibre.
La. pression s'établissant dans la chambre vers laquelle la soupape commande l'écoulement de gaz augmentant cycliquement jusqu'à une valeur suffisante pour vaincre la force du ressort e peut actionner la soupape pour la fermer.
Lorsque la soupape s'approche de sa posi tion fermée, une partie cylindrique de sa tête pénètre sans jeu dans un enfoncement cylin drique g, au fond duquel se trouve le siège h de la soupape, de sorte que le gaz sous pres sion contenu dans la chambre agit alors sur la tête de la soupape comme sur un piston coulissant dans un cylindre constitué par l'enfoncement g et la pousse contre son siège h. La pression dans la chambre est à ce mo ment suffisante pour maintenir la soupape contre son siège h, contre la force du ressort. supérieur e.
Plus tard, au cours du même cy cle, la pression de gaz dans la chambre dé croît, de sorte que, dès que la force exercée par la pression de gaz sur la tête de la sou pape est plus petite que la force exercée par le ressort supérieur e, la soupape commence à s'ouvrir. L'énergie requise pour accélérer la sou pape est emmagasinée dans le ressort supé rieur et, lorsque la force antagoniste exercée par la pression de gaz sur la tête de soupape disparaît, cette énergie potentielle accumulée dans le ressort supérieur est transformée en énergie cinétique de la soupape, du collier et des ressorts.
Cet ensemble de masses est ainsi accéléré jusqu'à ce que les deux ressorts exer cent des forces égales et opposées, c'est-à-dire jusqu'à ce que la soupape soit dans la posi tion d'équilibre statique; à ce point, la vitesse de la soupape est, maximum. Le processus de transformation d'énergie est. ensuite inversé, le ressort inférieur freinant l'ensemble de masses et emmagasinant ainsi presque autant d'énergie potentielle qu'il y en avait précé demment dans le ressort supérieur jusqu'à ce que la soupape s'arrête et reparte ensuite dans la direction opposée.
La soupape atteint à nouveau une vitesse maximum dans cette direction opposée, puis le ressort supérieur est de nouveau comprimé et la soupape re vient pratiquement à sa position initiale. Lorsque la tête de soupape pénètre à nouveau dans l'enfoncement g, la pression dans la chambre augmentant simultanément ramène la. soupape à sa position de fermeture initiale contre son siège, et le cycle recommence. C'est le gaz qui fournit donc l'énergie nécessaire pour remplacer celle qui a été dissipée par frottement dans les ressorts, entre la tige de soupape et son guide, etc., et ainsi maintenir la. soupape en mouvement.
Cette quantité d'énergie perdue par frottement, est d'ailleurs faible et l'entretien du mouvement par la pression du gaz donne des résultats très satis faisants. Le mouvement oscillant de la sou pape peut être réglé de façon à avoir lieu pendant une partie quelconque requise du cycle de pression des gaz dans la chambre. Le mouvement de la soupape comprend une oscil lation complète, suivie d'une période de repos dont la durée peut être réglée.
Lors de la mise en marche, il est nécessaire de fournir une première impulsion d'énergie à la soupape et de synchroniser son mouve ment avec le cycle. Afin de permettre cette mise en marche, le mécanisme représenté com prend une came f, présentant un flanc d'atta que relativement plat. et un dos très raide, et montée sur un arbre g pouvant être actionné automatiquement ou à la main à l'aide d'un levier h. Le ressort e prend appui sur un sup port coulissant i de façon à le maintenir appliqué contre la came f. Une rotation de la came f dans le sens convenable fera transmet tre par le ressort e à. la. soupape une impul sion la mettant. en mouvement.
Le dispositif de commande de la came peut être agencé de façon à constituer simultané ment un dispositif permettant de modifier, par l'intermédiaire de cette came, la position normale de fonctionnement du support i sur lequel s'appuie le ressort e. Ceci a pour effet de modifier la. position d'équilibre statique de la soupape et le mouvement de la soupape par rapport au cycle de pression dans la cham bre.
Le mécanisme représenté pourrait aussi être muni de moyens entraînant la came en rotation continue en synchronisme avec le ev- cle de pression dans la chambre, qui pourrait être, par exemple, un cylindre de moteur. Dans ce cas, au moins, une partie de l"éner- ffi <B>Il</B> e nécessaire pour maintenir la soupape en mouvement sera fournie par ces moyens mé caniques.
Les ressorts peuvent. être remplacés par un dispositif pneumatique comprenant., par exemple, des pistons à, double effet. On peut aussi utiliser des ressorts de formes diffé rentes. La soupape représentée pourrait être remplacée par une soupape à manchon ou par un tiroir par exemple.
Dans un moteur à. combustion interne a deux temps, on pourrait commander l'admis sion et l'échappement chacun au moyen d'un mécanisme tel que décrit et dans lequel l'ap port d'énergie serait. fourni par le cycle de pression dit mélange gazeux agissant sur la soupape.
Dans une variante, le mécanisme décrit pourrait comprendre un dispositif électronta- gnétique destiné à fournir l'apport d'énergie nécessaire, au lieu de la came f. Le support i pourrait, par exemple, porter un noyau plongeur eoopérant avec un enroulement excité par l'intermédiaire d'un distributeur entraîné en synchronisme avec le cycle de pression dans la chambre, qui pourrait être un cylindre de moteur.
On pourrait aussi commander l'admission d'un moteur à combustion interne à quatre temps au moyen d'un mécanisme analogue au mécanisme représenté. Une telle forme d'exé cution pourrait être pourvue de moyens de commande desmodromiques de la soupape, par exemple de cames, analogues aux moyens de commande habituels. Cependant, dans cette forme d'exécution, ces moyens sont déchargés progressivement, du fait qu'ils ne doivent plus fournir qu'un apport d'énergie de plus en plus faible au fur et à mesure que la vi tesse du moteur augmente et se rapproche de sa vitesse de régime optimum, c'est-à-dire de la vitesse correspondant à la fréquence de ré sonance (les ensembles oscillants comprenant les soupapes.
Cette forme d'exécution pour rait être pourvue de moyens permettant de rendre ces moyens de commande desmodromi- ques inopérants au voisinage de cette vitesse optimum, afin de réduire l'usure. Une telle disposition est. applicable en particulier à un moteur d'aviation prévu pour fonctionner à une vitesse clé régime pratiquement constante et pour entraîner une hélice à pas variable.
Dans le mécanisme décrit, les soupapes atteignent leur vitesse maximum en un point intermédiaire entre leurs positions extrêmes, de sorte que l'usure est réduite au minimum, et ce mécanisme n'absorbe due peu d'énergie, de sorte que lorsqu'il est utilisé pour com mander la distribution d'un moteur à com bustion interne, il permet de conserver de grandes surfaces d'ouverture à des vitesses de régime élevées et d'atteindre des vitesses de régime très élevées avec un excellent rende ment.
Dans une autre forme d'exécution, l'or gane obturateur pourrait être un tiroir dis- tributeur pouvant osciller librement et. com mandant une lumière. Dans ce cas, le méca nisme pourrait être agencé de façon que l'on puisse modifier la position de cette lumière par rapport à. la position d'équilibre statique du tiroir. Un tel mécanisme pourrait être uti lisé pour commander l'échappement d'un mo teur à combustion à quatre temps.